JPH02286784A - Ferroelectric liquid crystal composition - Google Patents
Ferroelectric liquid crystal compositionInfo
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- JPH02286784A JPH02286784A JP1107264A JP10726489A JPH02286784A JP H02286784 A JPH02286784 A JP H02286784A JP 1107264 A JP1107264 A JP 1107264A JP 10726489 A JP10726489 A JP 10726489A JP H02286784 A JPH02286784 A JP H02286784A
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Abstract
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、メモリー性にすく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。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a novel liquid crystal composition useful as an electro-optical display material, and in particular provides a liquid crystal material having ferroelectricity, which is different from conventional liquid crystal compositions. The present invention provides a liquid crystal material that can be used in liquid crystal display devices, particularly in response and memory performance, compared to liquid crystal materials.
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
、CI?T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。Currently, the liquid crystal display elements in wide use are mainly of the TN type, which utilizes nematic liquid crystals, and although they have many advantages, their responsiveness is not as good as CI. Compared to light-emitting display systems such as T, the major drawback was that it was much slower. Many liquid crystal display systems other than the TN type have been studied, but improvements in their responsiveness have not yet been achieved.
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、光シャ・7
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。However, in liquid crystal devices using ferroelectric smectic liquid crystals, the 100 to 10
It has recently been revealed that because it is capable of a 00 times faster response and has bistability, it can retain the display even when the power is turned off (memory effect). For this reason, light shade 7
It has great potential for use in printers, printer heads, flat-screen televisions, etc., and research and development is currently underway in various fields to put it into practical use.
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。The liquid crystal phase of ferroelectric liquid crystals belongs to the tilted chiral smectic phase, and among these, the one that is practically desirable is chiral smectic C (hereinafter abbreviated as "sc"), which has the lowest viscosity. This is called a phase.
sc”相を示す液晶化合物(以下、SC2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。Liquid crystal compounds exhibiting "sc" phase (hereinafter referred to as "SC2 compounds") have been studied so far, and many compounds have already been synthesized. However, these
``The compound alone must meet the following conditions for use as an optical switching element for ferroelectric liquid crystal displays: (a) It must exhibit ferroelectricity over a wide temperature range including room temperature, and (b) It must have an appropriate phase at high temperatures. Having a series (c) Particularly chiral nematic (hereinafter abbreviated as "N").
)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)(ボ)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。) exhibiting a long helical pitch in the phase; (d) having an appropriate tilt angle; (e) having low viscosity; (f) having a large value of spontaneous polarization above a certain level. No material has been known that satisfies all of the following: (1), (2), (2), and (3) exhibit good orientation.
そのため、現在では、sc”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。Therefore, at present, liquid crystal compositions exhibiting an "sc" phase (hereinafter referred to as "SC" liquid crystal compositions) are currently being used for research purposes.
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、N8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。In order to obtain good orientation, for example, JP-A-61-1
As shown in Japanese Patent No. 53623 and the like, in liquid crystals having an N1 phase in the high temperature range of the SC''' phase, a method of increasing the helical pitch length of the N8 phase is generally effective.
この場合にS09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。)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。In this case, if the smectic A (hereinafter abbreviated as SA) phase is present in the intermediate temperature range between the S09 phase and the N1 phase, the orientation will be better, and in order to increase the helical pitch, optical It is also known that an active substance may be used in combination with an optically active compound that produces right-handed helix. (It is already a known technique to adjust the helical pitch to an arbitrary length by adding an optically active substance to a nematic (abbreviated as N) liquid crystal.) However, some of these techniques do not provide good results. Although orientation can be obtained,
High-speed response could not be obtained.
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、P、と省略する。In order to exhibit high-speed responsiveness, for example, low viscosity smectic C (hereinafter abbreviated as SC) is used, as shown in the special lecture at the 12th Liquid Crystal Conference (Proceedings of the same conference P, 98). ) phase (hereinafter referred to as SC matrix liquid crystal) has a spontaneous polarization (hereinafter abbreviated as P).
)の大きいSC*化合物を添加する方式が優れている。) A method of adding a compound with a large SC* is superior.
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。According to this method, the proportion of the optically active compound that produces the helix is small, so the helical pitch is relatively long. need to be,
Therefore, there was a problem in that the spontaneous polarization became too small, making it impossible to obtain high-speed response.
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。Furthermore, those that have been used hitherto as SC matrix liquid crystals are described in, for example, Japan Display 86 Lecture Proceedings (from page 352) or Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-583.
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。RO÷COO-@-OR' (R, R' represent an achiral alkyl group) (R,
R' is the same as above. ), the compound itself or its homologues are limited to those exhibiting an SC phase, or compositions in which a liquid crystal compound is added that exhibits a strong dipole (polarization) in the direction perpendicular to the long axis of the molecule. However, if the temperature range of the SC phase is kept wide, the viscosity increases, and if the viscosity is decreased, the temperature range of the SC phase becomes narrow.
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。Therefore, with the prior art, it has been difficult to simultaneously achieve good orientation and high-speed response.
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。The problem to be solved by the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal composition that is fully satisfactory in both high-speed response and orientation.
本発明は上記課題を解決するために、中温域液晶、減粘
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sc”相を示す
強誘電性液晶組成物を提供する。In order to solve the above problems, the present invention provides a liquid crystal composition containing a medium temperature range liquid crystal, a reduced viscosity liquid crystal, and a high temperature liquid crystal and exhibiting a smectic C phase (hereinafter referred to as the SC matrix liquid crystal used in the present invention). A ferroelectric liquid crystal composition comprising a chiral dopant comprising an active compound, in particular a high temperature liquid crystal containing at least one of the compounds represented by the following general formula (A).
A ferroelectric liquid crystal composition containing a species and exhibiting an sc'' phase over a wide temperature range including room temperature is provided.
式中、R’及びRb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、直鎖状アルキル基、直鎖状アルコキシル基、
分岐状アルコキシル基が好ましい。In the formula, R' and Rb each independently have 1 to 18 carbon atoms.
represents a straight-chain or branched alkyl group or alkoxyl group, but a straight-chain alkyl group, a straight-chain alkoxyl group,
Branched alkoxyl groups are preferred.
あることが好ましい。It is preferable that there be.
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)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、キラルドーバン1−
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”相の温度範囲を狭くしや
すい傾向)が強い場合には(ハ)を、また、SC性が弱
く、N1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→N3→SA−+SC”の相系列が配向性の
点で有利である。一方、I−+N”→sc”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。The SC base liquid crystal used in the present invention has a phase sequence of (a) I (isotropic liquid) phase → N phase → SA phase → SC phase on the high temperature side of its SC phase when the temperature is lowered (b) Either of the following: (c) having a phase sequence of I phase → SA phase → SC phase; or (d) having a phase sequence of ■ phase → SC phase. Although those having a certain series are used, the selection of (a) to (d) differs depending on the chiral dopant used at the same time. The most commonly used method is (a), in which the nematic property of the chiral dopant (when added to the SC matrix liquid crystal, N
If there is a strong tendency to widen the temperature range of the phase and narrow the temperature range of the SA phase, use (b) as a chiral dovan 1-
smectic A property (when added to SC matrix liquid crystal,
(c) when there is a strong tendency to widen the temperature range of the SA phase and narrow the temperature range of the N'' phase, or when the SC property is weak and the temperature range of the N1 phase or SA phase tends to be widened. It is most suitable to use (d).What is important is the phase series when it is an SC* liquid crystal composition, and for boat fishing, the phase series of I→N3→SA−+SC” is important. A phase series is advantageous in terms of orientation. On the other hand, depending on the orientation control method, the I−+N”→sc” phase series may also show better orientation, and since it is easier to obtain a large tilt angle, guest
It is suitable for host methods.
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。As the SC base liquid crystal used in the present invention, a composition consisting of a compound exhibiting an SC phase as conventionally used can be used, but in order to obtain faster response, the composition shown below can be used. is more preferable.
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(し、
(I[)減粘液晶を加えることによって低下したSC相
の上限温度を高くするために、TC点(SC相又はsc
”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。That is, (I) a composition (hereinafter referred to as medium-temperature liquid crystal) consisting of a compound having a two-ring structure and exhibiting an SC phase at a temperature close to room temperature, or a homolog thereof (a compound that differs only in the alkyl chain).
(■) A compound with a two-ring structure, few polar groups in the molecule, and low viscosity (hereinafter referred to as viscosity-reducing liquid crystal) is added to lower the viscosity, and (I[) viscosity-reducing liquid crystal is added. In order to increase the upper limit temperature of the SC phase, which has been lowered by
A composition (hereinafter referred to as
It is a composition made by adding high-temperature liquid crystal).
CI)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。CI) Medium-temperature liquid crystal The medium-temperature liquid crystal used in the present invention is such that the liquid crystal compound constituting it is optically inactive, has a two-ring structure, and has an S
A compound exhibiting C phase or the number of carbon atoms in its alkyl chain,
It consists of homologs that differ only in shape, and at least one compound in the homologues has a
It is a compound that exhibits an SC phase, which may be monotropic, in a temperature range of C or higher.
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1〜18のアルキル基
を表わす。Typical compounds used as medium-temperature liquid crystals are listed below. However, in the general formula shown below, R+
, Rt each independently represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
ノ
(I
a)
(I
b)
(I
C)
(I
d)
(II) 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SC相を示さないが、中温域液晶に添加
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、特に好
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。(I a) (I b) (I C) (I d) (II) Reduced viscosity liquid crystal The reduced viscosity liquid crystal used in the present invention is a low viscosity liquid crystal compound or composition, and the constituent low viscosity compounds has a two-ring structure and does not exhibit an SC phase alone, but when added to a medium-temperature liquid crystal, it contributes to improving responsiveness.
At least one of both chains is an alkyl group, particularly preferably a compound in which both chains are an alkyl group, and the compound is characterized in that the number of ester bonds contained in the molecule is one or less.
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+、
Rzは各り独立的に炭素原子数1〜12のアルキル基を
表わす。Typical compounds used as viscosity-reducing liquid crystals are listed below. However, in the general formula shown below, R+,
Each Rz independently represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
(■
b)
(n−c)
(■
d)
(■
e)
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−a2)、式(I−a−5
)、式(1−a−6)、式(1−a−41)、式(1−
a−42)及び式(Tb−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(ff−a)及び式
(TI −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(I[−b
−1)で表わされる化合物が特に好ましい。(■ b) (n-c) (■ d) (■ e) Among the above compounds, the formula (1
-a) and the compound represented by the formula (1-b) are preferred, and the compounds represented by the formula (I-a-1), the formula (1-a2), and the formula (I-a-5
), formula (1-a-6), formula (1-a-41), formula (1-
a-42) and compounds represented by formula (Tb-1) are particularly preferred. As the viscosity-reducing liquid crystal, compounds represented by formula (ff-a) and formula (TI-b) are preferred;
II-a-1), formula (II-a-6) and formula (I[-b
A compound represented by -1) is particularly preferred.
ノ
(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2°
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(L4−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1.5°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−数式(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。(III) High-temperature liquid crystal The high-temperature liquid crystal used in the present invention is an optically inactive compound having a three- or four-ring structure, or a composition thereof, and each compound is an S
The upper limit temperature of C phase (hereinafter abbreviated as Tc) is 50 to 6
When mixed at 10% in a composition at 0°C, its Tc is 2°
Preferably, at least two rings are aromatic rings (L4-phenylene, pyrimidine-2,5
-diylpyrazine-2,5-diyl, pyridine-2,5
- diyl or its fluorine-substituted product), and has a Tc of 90°C or higher and a SC phase temperature range of 1.5°C or higher, or a compound with an alkyl group in its side chain. They are homologs that differ in the number of carbon atoms or their shapes, and are particularly characterized by containing at least one compound represented by formula (A) above as a constituent element.
−数式(A)で表わされる代表的な化合物と、その相転
移温度を第1〜3表に示した。- Representative compounds represented by formula (A) and their phase transition temperatures are shown in Tables 1 to 3.
第
表
第
表
(つづき)
第
表
(つづき)
第
表
(つづき)
(つづき)
第
表
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、S3.
34 、Ssは各々帰属不明のスメクチック相、Nはネ
マチック相、■は等方性液体相を各々表わす。Table (Continued) Table (Continued) Table (Continued) (Continued) In the above table, Cr is crystalline phase, SA is smectic A phase, SB
is smectic B phase, SC is smectic C phase, S3.
34 and Ss each represent an unidentified smectic phase, N represents a nematic phase, and ■ represents an isotropic liquid phase.
一般式(A)で表わされる化合物のうち、−数式(A−
1)で表わされる化合物が、低温域まで他のスメクチッ
ク相を出現させないので効果的である。また、N相の温
度範囲を広く保つためには、−数式(A−3)で表わさ
れる化合物が、効果的である。他の液晶組成物との相溶
性が良く、組成物の融点を下げ、化合物の析出を防止す
る面では、−数式(A−2)及び(A−3)で表わされ
る化合物が優れている。Among the compounds represented by general formula (A), - formula (A-
The compound represented by 1) is effective because it does not cause other smectic phases to appear even at low temperatures. Further, in order to maintain a wide temperature range of the N phase, a compound represented by formula (A-3) is effective. The compounds represented by formulas (A-2) and (A-3) are excellent in terms of good compatibility with other liquid crystal compositions, lowering the melting point of the composition, and preventing precipitation of the compound.
上記−数式(A−1)〜(A−3)で表わされた化合物
は、次の2環ピリミジン化合物から成るSC相を示す液
晶組成物(以下、母体液晶(A)という。)に10重量
%添加した場合、いずれも、そのTc (SC相の上限
温度)を2〜4°C以上上昇させる効果を有していた。The compounds represented by the above-mentioned formulas (A-1) to (A-3) are added to a liquid crystal composition (hereinafter referred to as base liquid crystal (A)) that exhibits an SC phase and is composed of the following two-ring pyrimidine compound. When added in weight%, all had the effect of increasing the Tc (upper limit temperature of the SC phase) by 2 to 4°C or more.
0CHz 、 CO3、SCO、CHz−Cth
C三C−2又は単結合を表わし、
このSC相を示す液晶組成物の転移温度(°C)は次の
通りである。0CHz, CO3, SCO, CHz-Cth
The transition temperature (°C) of a liquid crystal composition that represents C3C-2 or a single bond and exhibits this SC phase is as follows.
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−数式(A)の化合物と併用して使用する
ことができる。As the high-temperature liquid crystal, a compound represented by the following general formula (D) can be used in combination with a compound represented by the above-mentioned formula (A).
水素原子のフッ素原子置換体を表わすが、好ましくは、
X!及びX2の少なくとも1個は単結合で式中、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を表わし、xl及びX2は各々独立
的ニ=o−,−co。Represents a hydrogen atom substituted with a fluorine atom, preferably,
X! and at least one of X2 is a single bond, and in the formula, R' and R' each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and xl and =o-,-co.
oco−、−s−、又は単結合を表わし、Zl及びも1
個が (φX を表わす場合である。Represents oco-, -s-, or a single bond, and Zl and also 1
This is the case where (φX) is represented.
前記中温域液晶、減粘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、1〜90
重量%が好ましく、5〜75重量%が特に好ましい。減
粘液晶の配合割合は1〜50重量%が好ましく、5〜4
0重量%が特に好ましい。高温液晶の配合割合は1〜7
0重量%が好ましく、5〜60重量%が特に好ましい。SC containing the medium temperature range liquid crystal, reduced viscosity liquid crystal and high temperature liquid crystal
In the base liquid crystal, the blending ratio of medium temperature range liquid crystal is 1 to 90.
% by weight is preferred, and 5 to 75% by weight is particularly preferred. The blending ratio of the thinning liquid crystal is preferably 1 to 50% by weight, and 5 to 4% by weight.
Particularly preferred is 0% by weight. The blending ratio of high temperature liquid crystal is 1 to 7.
0% by weight is preferred, and 5-60% by weight is particularly preferred.
高温液晶中に、上記−数式(A)で示される化合物は1
0重量%以上、特に50重量%以上含まれることが好ま
しい。In the high temperature liquid crystal, the compound represented by formula (A) above is 1
It is preferably contained in an amount of 0% by weight or more, particularly 50% by weight or more.
/
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、SC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。/ Chiral dopants used in the present invention include (1) S
A compound exhibiting a C" phase, (2) a compound exhibiting only a liquid crystal phase other than the SC" phase, or (3) a compound exhibiting no liquid crystallinity at all can be used; however, in the case of (3), the SC matrix In order to prevent the tendency for the liquid crystallinity of the sc" liquid crystal composition obtained by adding it to liquid crystal to decrease, it is preferable to use a compound having a skeleton similar to that of liquid crystal.
キラルドーパントがS01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。Among the various physical properties that the chiral dopant brings to the S01 liquid crystal composition, the important ones are the helical pitch it induces, the direction and magnitude of spontaneous polarization, and these are determined by the optically active sites of each compound constituting the chiral dopant. most affected.
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。Typical optically active groups in optically active compounds that have been used as chiral dopants, SC2 compounds, or additives to nematic liquid crystals are listed below.
/ (■ CH3 (−C11□−)−i−CH−R3 C)+3 CI+−0−R5 CH3 II lゆ 0−C−CH−oR。/ (■ CH3 (-C11□-)-i-CH-R3 C) +3 CI+-0-R5 CH3 II 0-C-CH-oR.
CH30 *11 0− C)I −C−0−R5 CI+、 0 ゆ II CH−C−0−R5 CI(。CH30 *11 0-C)I-C-0-R5 CI+, 0 Yu II CH-C-0-R5 CI(.
(TV−57) CI OCHz CHRs C1h OCHz CHCHI C0R5 CH3 0CI CH20COR5 CI。(TV-57) C.I. OCHz CHRs C1h OCHz CHCHI C0R5 CH3 0CI CH20COR5 C.I.
CH−CHz(CHz)rOCORs
H3
CH2−CI−(CI2h−OCOR5上記各−数式に
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、R
5は炭素原子数1〜4のアルキル基を表わす。CH-CHz(CHz)rOCORs H3 CH2-CI-(CI2h-OCOR5 In each of the above formulas, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 1 to 10, and R3 has a carbon atom number of 3 to 8. R4 represents an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R
5 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
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S08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(、単独でsc”
相を示す場合でもそのほとんどが1Onc/cm”以下
にすぎない。Optically active compounds containing only the optically active groups represented by formulas (IV-1) to (IV-22) as optically active groups exhibit spontaneous reaction induced when added to the SC base liquid crystal to form an S08 liquid crystal composition. Polarization is often small (sc"
Even when phases are shown, most of them are only 1 Onc/cm" or less.
一方、光学活性基として、式(IV−31)〜(■91
)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S01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SC1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。On the other hand, as optically active groups, formulas (IV-31) to (■91
) Many of the optically active compounds containing the optically active group represented by () have a large spontaneous polarization induced when added to an SC base liquid crystal to form an S01 liquid crystal composition, and when exhibiting an SC1 phase alone, the spontaneous polarization is 300 nC. There are some that show large values of /cm'' or more.
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。Typical basic skeletons of optically active compounds having such an optically active group at the end are listed below.
■
■
■
上記各基本骨格中のベンゼン環あるし1しまシクロヘキ
サン環にフ・ン素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基
、メトキシ基、シアノ基又器よニトロ基力(置換した各
基本骨格も使用できる。■ ■ ■ In each of the above basic skeletons, the benzene ring or one-striped cyclohexane ring has a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, or a nitro group (each substituted basic skeleton can also be used.
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“
〔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′″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、
塩素あるいは一〇−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ン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−−OC
(1−−CH20−1OCHg CHiCHz
−−c = c −−cos−又は一5CO−を表わす
が、単結合、−COO−−0CO−−coto−又は−
〇CHx−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。The optically active compound having the chiral group bonded to one or both sides of the basic skeleton as described above can be effectively used as a constituent component of a chiral dopant. In particular, the general formula (B) Ql-Z Ql" in which the chiral groups are bonded to both sides, Q" and Q" are mutually different optically active groups, and each optically active group has at least one asymmetric At least one of Q''' and Q'' has a carbon atom, and the asymmetric carbon atom is oxygen, iodine, nitrogen, fluorine,
It has a structure directly connected to chlorine or 10- or -C=-N. Z represents a structure in which any one or two hydrogen atoms on these rings are substituted with a fluorine atom or a cyan group; however, in a structure in which the above hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom or a cyano group, and Y2 are each independently a single bond, -COO--OC
(1--CH20-1OCHg CHiCHz
--c = c --cos- or -5CO-, but a single bond, -COO--0CO--coto- or -
〇CHx- is preferable, and when m=1,
It is preferable that at least one of Yl and Y2 is a single bond. ) represents the central skeleton (core) part of a liquid crystal molecule. ] Optically active compounds represented by these are preferred.
−数式(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。- In the optically active compound represented by formula (B), especially at least one optically active group is defined by the above (IV-31).
It is desirable that it be any of the groups represented by -(IV-91).
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。As described above, the following points can be cited as advantages of using an optically active compound in which different chiral groups are bonded to both sides of the basic skeleton.
(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。(1) It can exhibit stronger spontaneous polarization than a compound having a chiral group on only one side.
即ち、前記(TV−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10〜30nC/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/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。That is, a chiral group selected from the groups represented by (TV-31) to (IV-91) above and (IV-1) to (IV-2
A compound having a chiral group selected from the groups represented by 2) on both sides of the basic skeleton, and a compound having the same basic skeleton with a chiral group selected from the groups represented by (IV-31) to (■91) Compounds that have only one group and an achiral group on the other side are added to the SC matrix liquid crystal, and when the spontaneous polarization is determined as an extrapolated value, the compound that has chiral groups on both sides is 10 to 30 nC/ cm" or more. Since the spontaneous polarization derived from the groups represented by (IV-1) to (IV-22) is at most about 10 nC/cm2, it is larger than the simple sum of the spontaneous polarization due to the chiral groups on both sides. You can see that it is happening.
さらに(TV−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。Furthermore, in a compound that is a group selected from the groups represented by (TV-31) to (IV-91) and has different chiral groups on both sides of the basic skeleton, the spontaneous polarization due to both chiral groups is Polar ((S)-2-methylbutyl b-decyloxybenzylidene aminophenyl cinnamate (DOBAMBC), a well-known ferroelectric liquid crystal)
The polarity of is determined as e. ), a very large spontaneous polarization can be obtained.
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 nC/c+n2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。In this case, a larger spontaneous polarization of 100 nC/c+n2 or more can be obtained than the simple sum of the spontaneous polarizations due to the chiral groups on both sides.
キラルドーバ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
09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。As a chiral dopant, the larger the spontaneous polarization that can be induced, the smaller the amount of chiral dopant needed to be used.
The proportion of C matrix liquid crystal can be increased, and as a result, S
09 It becomes possible to lower the viscosity of the liquid crystal composition. as a result,
This leads to improved responsiveness.
(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。(2) It is possible to adjust the helical pitch, such as compounds with very long helical pitches and compounds with very short helical pitches induced in the N'' phase or sc'' phase.
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sc”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。As mentioned above, in order to obtain good orientation, it is important that the helical pitch in the N'' phase or sc'' phase is long. It is only necessary that the helical pitch of the chiral dopant is adjusted as a whole, and this is not necessarily necessary for each individual compound, but it is easier to adjust the helical pitch if the main component of the chiral dopant has a somewhat longer helical pitch. It is. Further, in the case of a compound added primarily for the purpose of adjusting the helical pitch, the shorter the helical pitch, the more convenient the amount added can be suppressed.
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。In order to lengthen the helical pitch, the directions of the helical pitch due to the chiral groups on both sides should be opposite to each other, but (IV-31
) to (IV-91), it is preferable that the polarities of their spontaneous polarizations be the same.
(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。(3) Particularly (IV-31) ~ which can show large spontaneous polarization
Chiral groups selected from the groups represented by (IV-91) obtained by chemical methods such as asymmetric synthesis and optical resolution often do not have 100% optical purity; It is quite difficult to purify these to 100%. However, (S) obtained from natural products
-When combined with a chiral group derived from 2-methylbutanol or a chiral group with extremely high optical purity such as those obtained by microbial engineering techniques, these become diastereomers, which can be easily separated by chromatography or recrystallization. Therefore, the optical purity can be brought close to 100%.
一般式(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。It is effective to use the compound of general formula (B) in an amount of 10% or more, preferably 30% or more, particularly preferably 50% or more as a constituent component of the chiral dopant.
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。Among the compounds of general formula (B), compounds having particularly preferable combinations of basic skeleton and chiral group are shown below.
上記−数式中、R4及びR41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R5’は各
々独立的に炭素原子数1〜10のアルキル基を表わし、
R7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
CH3を表わし、Z′は、
す。In the above formula, R4 and R41 each independently represent an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R7 and R5' each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R7 is a linear alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or an optically active group having at least one asymmetric carbon having 4 to 10 carbon atoms. represents an alkyl group, l represents an integer of 0 to 5,
Y is a single bond, -o-, -oco-, -coo-, or -
ocoo represents -, W is chlorine fluorine or -〇
CH3 is represented by Z'.
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、Xl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CO
Cl1□0
0C11□
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。Xl and X4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a cyano group, Xl represents a hydrogen atom or XI,
X3 represents a hydrogen atom;
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SC*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、SC9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。The above chiral dopant is present in the SC matrix liquid crystal at 1 to 60%.
It is appropriate to add it in a proportion of 2% by weight and use it as an SC* liquid crystal composition, but it is more preferable to add it in a proportion of 2 to 50% by weight. When the addition ratio of the chiral dopant is more than 60% by weight, the spontaneous polarization increases, but since the chiral dopant itself has a much higher viscosity than the base liquid crystal, the viscosity of the SC9 liquid crystal composition increases, resulting in high speed This is not preferable because it tends to adversely affect responsiveness. Further, an increase in the amount of chiral dopant added tends to shorten the helical pitch, which tends to adversely affect the orientation, which is not preferable. On the other hand, if the proportion of the chiral dopant added is less than 1% by weight, the spontaneous polarization becomes too small and high-speed response cannot be expected.
sc”液晶組成物の自発分極の値は、3〜30nC/c
m2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パ
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重量%の範囲が好ましく、300nC/
cm2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。The spontaneous polarization value of the “sc” liquid crystal composition is 3 to 30 nC/c.
It is preferable to adjust the addition ratio of the chiral dopant so that it is in the range of m In the case of a chiral dopant that induces spontaneous polarization, the addition ratio of the chiral dopant is preferably in the range of 10 to 40% by weight, and 300nC/
In the case of a chiral dopant exhibiting strong spontaneous polarization of cm2 or more, the addition ratio of the chiral dopant is preferably in the range of 2 to 25% by weight. The more the spontaneous polarization induced by the chiral dopant becomes stronger, the more desirable its addition ratio decreases, but in the case of the chiral dopant made of the optically active compound exemplified, the addition ratio never falls below 1% by weight.
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″’ =SA
点の1度高温側までにおけるN9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。When the S01 liquid crystal composition of the present invention is cooled from an isotropic liquid state, it undergoes a phase transition from the N1 phase to the SA phase to the S01 phase. (hereinafter referred to as the N''-3A point), the N''' = SA
It is more preferable to use an SC" liquid crystal composition in which the pitch of the spiral appearing in the N9 phase up to one degree higher than the point is 3 μm or more, and the pitch of the spiral is 10 μm or more, and the N"-3A
Particularly preferred are SC" liquid crystal compositions in which the pitch of the helix increases divergently as the point approaches the point.
−数式(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。-Among the optically active compounds of formula (B), in compounds where the directions of the helices induced in the N'' phase by the chiral groups R1'' + R1'' on both sides are opposite to each other, the induced helical pitch is quite long. Therefore, when using such a compound as the main component of a chiral dopant, adjusting the helical pitch is often unnecessary or easy; however, for boat fishing, the helical pitch can be lengthened as follows. Can be adjusted.
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SC
*液晶組成物の5A−N”点T0におけるP’をPl・
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。N′″ of sc”liquid crystal composition containing multiple optically active compounds
The pitch P (μm) of the helix appearing in the phase is determined by Ci representing the concentration of each optically active substance and Pi representing the pitch of the helix per unit concentration of each optically active substance.
(μm) (Here, the right-handed spiral pitch is positive and the left-handed spiral pitch is negative.) Using this, SC
* P' at 5A-N'' point T0 of the liquid crystal composition is Pl・
When , Ci should be selected so that . Here Pi
can be measured by adding a unit concentration of each optically active compound to the SC matrix liquid crystal having an N phase.
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T。とが大きく異なる場合にはT 0rに換
えてT。を用いて再度測定すればよい。In reality, To changes depending on each Ci, but it can often be inferred fairly accurately from the change in the 5A-N" point when each optically active compound is added to the SC matrix liquid crystal at a concentration of ΣCi. If the value T.' differs greatly from the T. of the composition selected using it, the measurement may be performed again using T. instead of T0r.
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。The temperature range in which the SC “liquid crystal composition of the present invention exhibits the N” phase is as follows:
A range of 3 degrees or more and less than 30 degrees is preferable.
N9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、N1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*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。If the temperature range in which the N9 phase is exhibited is less than 3 degrees Celsius, the phase transition to the SA phase will occur immediately upon cooling down, which tends to make it difficult to fully align liquid crystal molecules in the N1 phase, which is not preferable. Furthermore, if the temperature range showing the N" phase is 30 degrees or higher, the clearing point of the SC* liquid crystal composition becomes high, which tends to have an adverse effect on workability in the process of filling the cell with liquid crystal material, etc. Undesirable.
キラルドーバントは、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S0
9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、N9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SC9液晶組成物のSA相のみを拡大し、N“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(、
かつ、SC相→N相→■相の相系列を有するもの、又は
SA相の温度範囲が狭りSC相→SA相→N相→■相の
相系列を有するものを用いればよい。A chiral dopant is one that tends to (1) expand the temperature range in which it exhibits the N'' phase when added to the SC matrix liquid crystal, regardless of whether the chiral dopant itself has liquid crystallinity or not, or (2) an N'' phase. Each has unique properties, such as those that tend to narrow the temperature range in which they exhibit a phase. S0 of the present invention
9. In order to adjust the temperature range in which the liquid crystal composition exhibits the N'' phase to the above-mentioned preferred range, in the case of (1), the SC base liquid crystal exhibits a narrow temperature range in which it exhibits the N phase, or it does not exhibit the N phase. S
A C base liquid crystal may be used, and in the case of (2), an SC base liquid crystal that exhibits an N phase over a wide temperature range may be used. This method can be applied not only to the N9 phase but also to the SA phase and the SC" phase. For example, the chiral dopant expands only the SA phase of the SC9 liquid crystal composition, and the N" phase and the SC* phase. When scaling down the SC phase, the upper limit temperature of the SC phase is high and the temperature range of the N phase is wide (,
In addition, it is sufficient to use one having a phase sequence of SC phase→N phase→■ phase, or one having a narrow SA phase temperature range and having a phase sequence of SC phase→SA phase→N phase→■ phase.
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5011
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N“相を示す温度範囲は容易に
調整することができる。This tendency of chiral dopants can be seen in 5011, which is obtained by adding a certain amount of chiral dopants to the SC host liquid crystal.
By measuring the change in phase transition temperature of the liquid crystal composition,
It is easy to know. From this result, the temperature range in which each phase in the S01 liquid crystal composition exhibits, particularly the N'' phase, can be easily adjusted.
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。The chiral dopant used in the present invention is required to induce a certain level of spontaneous polarization (hereinafter abbreviated as P) by adding it to a certain amount of SC host liquid crystal.
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/am”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 nC7
cm2以上のP、を誘起できるものが特に好ましい。As mentioned above, for the SC" liquid crystal composition, the amount of the chiral dopant to be added may be adjusted so that the value of P is in the range of 3 to 30 nC/cm2, especially near room temperature. However, if the chiral dopant is If the value of induced P is small, the amount added will be large relative to the SC base liquid crystal, and the viscosity of the S01 liquid crystal composition will increase accordingly, making it impossible to obtain high-speed response. Therefore, the chiral dopant used in the present invention is preferably one that can induce P of 1.OnC/am" or more when added to the SC base liquid crystal in an amount of 10% by weight; 0,5 nC7 when added
Particularly preferred are those that can induce P of cm2 or more.
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。The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the gist and scope of the present invention are not limited by these Examples. In addition, in the examples, "%" represents weight %. The phase transition temperature of the composition can also be measured using a polarizing microscope equipped with a temperature control stage and a differential scanning calorimeter (D
SC) was used in combination.
実施例1
中温域液晶として、前記−数式(I−a−1)で表わさ
れる化合物から、
12.4%
9.2%
減粘液晶として前記−数式(II−a−6)で表わされ
る化合物から、式
高温液晶として前記化合物Ntl(A−3−1)の化合
物18.0%
から成るSC母体液晶(以下、母体液晶(B)という。Example 1 As a medium-temperature range liquid crystal, from the compound represented by the formula (I-a-1), 12.4% 9.2% As a reduced viscosity liquid crystal, the compound represented by the formula (II-a-6) Therefore, as a high temperature liquid crystal of the formula, an SC matrix liquid crystal (hereinafter referred to as matrix liquid crystal (B)) consisting of 18.0% of the compound Ntl (A-3-1).
)を調製した。) was prepared.
この母体液晶(B)の相転移温度は以下の通りであった
。The phase transition temperature of this base liquid crystal (B) was as follows.
39°C63°C74,5°C
3C,==ニブ5A4==2で二二ぜIN相及びSC相
を示す母体液晶に添加した場合、N1相に誘起する螺旋
ピッチが右巻きである化合物として、式
このキラルドーパント20%と上記母体液晶(B)80
%から成るS08液晶組成物を調製した。39°C63°C74,5°C 3C,==nib5A4==2 When added to the base liquid crystal exhibiting 22-phase IN phase and SC phase, as a compound whose helical pitch induced in the N1 phase is right-handed. , the formula: this chiral dopant 20% and the above matrix liquid crystal (B) 80
A S08 liquid crystal composition was prepared consisting of %.
このsc”液晶組成物の相転移温度は以下の通りである
。The phase transition temperature of this sc'' liquid crystal composition is as follows.
1)の化合物という。)73%、及びN1相に誘起する
螺旋ピッチが左巻きである化合物として式−1の化合物
という。)27%から成るキラルドーバントを調製した
。It is called the compound 1). )73% and the helical pitch induced in the N1 phase is left-handed, which is referred to as a compound of formula-1. ) A chiral dopant consisting of 27% was prepared.
このSC*液晶組成物は長時間低温(約0゛C)に放置
しても結晶化せず、その融点は明確ではなかった。This SC* liquid crystal composition did not crystallize even when left at low temperature (approximately 0°C) for a long time, and its melting point was not clear.
このSC9液晶組成物をポリイミドコーティング・ラビ
ングによる配向処理を施した2枚のガラス透明電極から
なる厚さ約2μmのセルに充填して、等方性液体(1)
相から、室温まで徐冷を行った。配向性は良好で、均一
なSCI相のモノドメインが得られた。This SC9 liquid crystal composition was filled into a cell with a thickness of approximately 2 μm consisting of two glass transparent electrodes subjected to alignment treatment by polyimide coating and rubbing, and an isotropic liquid (1) was formed.
The phase was slowly cooled to room temperature. The orientation was good and a uniform SCI phase monodomain was obtained.
このセルに電界強度10VPイ/μm、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°Cで45μ秒の高速応答性が確認された。When a rectangular wave of 50 Hz and an electric field strength of 10 VP/μm was applied to this cell and its electro-optical response speed was measured, a high-speed response of 45 μsec at 25° C. was confirmed.
このときの自発分極は12.4 nC7cm2であり、
チルト角は18.5°であり、コントラストは非常に良
好であった。The spontaneous polarization at this time is 12.4 nC7cm2,
The tilt angle was 18.5°, and the contrast was very good.
実施例2
N相及びSC相を示す母体液晶に添加した場合、N“相
に誘起する螺旋ピンチが、右巻きである化合物として、
実施例1で用いた式(R−1)の化合物32.5%、及
びN“相に誘起する螺旋ピンチが左巻きである化合物と
して、式
の化合物67.5%から成るキラルドーパントを調製し
た。Example 2 A compound in which the helical pinch induced in the N'' phase is right-handed when added to a parent liquid crystal exhibiting an N phase and an SC phase,
A chiral dopant consisting of 32.5% of the compound of formula (R-1) used in Example 1 and 67.5% of the compound of formula (R-1) as a compound whose helical pinch induced in the N'' phase is left-handed was prepared.
このキラルドーパント20.1%と前記母体液晶(A)
54.4%、及び減粘液晶として、前記−数式(If−
a−1)で表わされる化合物から式8.0%、及び高温
液晶として、前記式(A−3−2)の化合物17.5%
から成るS01液晶組成物を調製した。20.1% of this chiral dopant and the mother liquid crystal (A)
54.4%, and as a reduced viscosity liquid crystal, the formula (If-
8.0% of the compound represented by a-1), and 17.5% of the compound of the formula (A-3-2) as high temperature liquid crystal.
An S01 liquid crystal composition was prepared.
このS04液晶組成物は62°C以下でsc”相を示し
た。This S04 liquid crystal composition exhibited an sc'' phase at temperatures below 62°C.
実施例1と同様にして測定した電気光学応答速度は25
°Cで55μ秒であった。The electro-optical response speed measured in the same manner as in Example 1 was 25
The time was 55 μsec at °C.
実施例3
実施例2において高温液晶として用いた式(A3−2)
の化合物に代えて前記式(A−1−10)の化合物を用
いた以外は実施例2と同様にしてS、C“液晶組成物を
調製した。Example 3 Formula (A3-2) used as high temperature liquid crystal in Example 2
An S, C'' liquid crystal composition was prepared in the same manner as in Example 2 except that the compound of formula (A-1-10) was used in place of the compound of formula (A-1-10).
この5011液晶組成物は、60°C以下で5011相
を示し、実施例1と同様にして測定した電気光学応答速
度は25°Cで53μ秒であった。This 5011 liquid crystal composition exhibited a 5011 phase at temperatures below 60°C, and the electro-optic response speed measured in the same manner as in Example 1 was 53 μsec at 25°C.
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。The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is a liquid crystal material that has excellent alignment properties and high-speed response, and can operate in a wide temperature range including room temperature.
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。Therefore, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is extremely useful as a material for liquid crystal devices using ferroelectric smectic liquid crystals.
Claims (1)
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、▲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▼又は
そのフッ素置換体を表わすが、▲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▼のう
ち少な 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、▲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 の強誘電性液晶性組成物。 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▼であり、R^aが炭
素原子数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルコキシル基
である請求項2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、R^aが炭 素原子数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキル基であ
る請求項2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▼
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。[Claims] 1. A ferroelectric liquid crystal composition obtained by adding a chiral dopant made of an optically active compound to a liquid crystal composition containing a medium temperature range liquid crystal, a reduced viscosity liquid crystal, and a high temperature liquid crystal and exhibiting a smectic C phase. The high temperature liquid crystal has the general formula (A) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the formula, R^a and R^b each independently represent the number of carbon atoms, 1
~ 18 linear or branched alkyl or alkoxyl groups, ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ each independently represents ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ or its fluorine-substituted product, but at least one of ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ ▲ has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ represent. ) A ferroelectric liquid crystal composition exhibiting a chiral smectic C phase in a wide temperature range including room temperature. 2. The ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, wherein ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼. 3. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, and R^ 3. The ferroelectric liquid crystal composition according to claim 2, wherein a is a linear or branched alkoxyl group having 1 to 18 carbon atoms. 4. A claim in which ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, and R^a is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. 2. The ferroelectric liquid crystal composition according to 2. 5. The chiral dopant has the general formula (B) Q^1^*-Z-Q^2^* [In the formula, Q^1^* and Q^2^* are different optically active groups, and each The optically active group has at least one asymmetric carbon atom, and in at least one of Q^1^* and Q^2^*, the asymmetric carbon atom is oxygen, sulfur, nitrogen, or fluorine. , chlorine or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ or has a structure directly connected to -C≡N. Z
is a general formula (C) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the formula, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲Mathematical formulas,
There are chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ are each independently ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲
There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, ▲ Mathematical formulas, chemical formulas,
There are tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ , ▲ Mathematical formulas, chemical formulas,
There are tables, etc. ▼, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
or represents a structure in which any one or two hydrogen atoms on these rings are substituted with a fluorine atom or a cyano group, and Y^1 and Y^2 each independently represent a single bond, -COO-, -OCO- , -CH_
2O-, -OCH_2-, -CH_2CH_2-, -C
≡C-, -COS- or -SCO-, and m represents 0 or 1. ) represents the central skeleton (core) part of a liquid crystal molecule. ] Claims 1, 2, containing an optically active compound represented by
5. The ferroelectric liquid crystal composition according to 3 or 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107264A JPH02286784A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Ferroelectric liquid crystal composition |
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Publications (1)
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|---|---|
| JPH02286784A true JPH02286784A (en) | 1990-11-26 |
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ID=14454642
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-
1989
- 1989-04-28 JP JP1107264A patent/JPH02286784A/en active Pending
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