JPH03220288A - 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、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。しかしながら、これらのＳＣ
１１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、Ｓ０１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、Ｎ１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。）しかし、これ
らの技術によっては良好な配向性は得られるものの、高
速応答性が得られるわけではなかった。

高速応答性を示すには、例えば、第１２回液晶討論会に
おける特別講演（同討論会予稿集Ｐ、９８）で示されて
いるように、低粘性のスメクチックＣ（以下、ＳＣと省
略する。）相を示す母体の液晶組成物（以下、ＳＣ母体
液晶という。）に、自発分極（以下、Ｐｓと省略する。

）の大きい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（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、光学的に不活性
でスメクチックＣ相を示す母体液晶（以下、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
ントを加えて成るキラルスメクチックＣ相を示す液晶組
成物であって、母体液晶が、 （１）下記一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ３）、
（Ａ−４）及び（Ａ−５）で表わされる化合物から成る
Ａ群から選ばれる化合物及び（２）下記一般式（Ｂ）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
性液晶組成物を提供する。

一般式（Ａ−１） 一般式（Ａ−２） 一般式（Ａ−３） 一般式（Ａ−４） 一般式（Ａ−５） （上記一般式（Ａ−１）〜（Ａ−５＞中、Ｒ１１及びＲ
ｈは各々独立的に炭素原子数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、Ｒ”及
びＲｂのうち、少なくとも一方の基はアルコキシル基を
表わすが、好ましくは、一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）
及び（Ａ−４）においては、Ｒ１及びＲゝのうち、一方
の基は炭素原子数４〜１２の直鎖状アルキル基を表わし
、他方の基は炭素原子数４〜１２の直鎖状又は分岐状の
アルコキシル基を表わす。） 一般式（Ｂ） Ｒ’唖）如）ＣＨｚＯ＆Ｒ’ （式中、Ｒｃ及びＲｄは各々独立的に炭素原子数１〜２
０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、Ｒｃ及びＲ４のうち、少なくとも一方がア
ルキル基を表わす。Ｒ’及びＲｄが各々独立的に炭素原
子数４〜１２の直鎖状アルキル基を表わす場合が好まし
い。

■及び−〇〇−は各々独立的に す場合が特に好ましい。

Ａ群に族する化合物は、室温あるいは室温付近の温度範
囲で、ＳＣ相を示す化合物あるいはその同族体（アルキ
ル鎖の炭素数及び、またはその形状のみが異った化合物
）であって、粘性は中程度であるが、低温域までＳＣ相
の温度範囲を拡大するのに寄与するところが大きい化合
物である。本発明は、特に前記一般式（Ａ−１）、（Ａ
、２）、（Ａ−３）、（Ａ−４）又は（Ａ−５）で表わ
される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴と
する。

一般式（Ａ−１）、（Ａ、２）、（Ａ−３）、（Ａ、−
４）及び（Ａ−５）で表わされる化合物としては、更に
詳しくは、以下の化合物を挙げることができる。

一般式（Ａ−１１）〜（Ａ−５３）で表わされる化合物
のうち、一般式（Ａ４１）、（Ａ−１２）、（Ａ−２１
）、（＾−２２）、（Ａ−３１）、（Ａ−３２）、（Ａ
−４１）、（Ａ−４２）、（Ａ−５２）及び（Ａ−５３
）で表わされる化合物が好ましく、一般式％式％） わされる化合物が特に好ましい。

Ａ群に属する化合物と類似した性質を有する化合物とし
て、次の（１）〜（３）の化合物も必要とあれば液晶組
成物の成分として含有していて差しつかえない。

（１）一般式（Ａ−１）〜（Ａ−３）において、Ｒ’及
びＲ１のうち、少くとも一方の基が、アルコキシカルボ
ニル、アルカノイルオキシ又はアＪしコキシカルボニル
オキシ基であり、他方の基がアルキル、アルコキシ、ア
ルコキシカルボニル、アルカノイルオキシ又はアルコキ
シカルボニル基であるところの化合物。

（２）一般式（Ａ−１）〜（Ａ−３）又は上記（１）は
２位又は３位にＦが置換していてよい、）一般式（Ａ−
５） （３）次の一般式（Ａ−４）〜（Ａ−７）で表わされる
化合物。

一般式（Ａ−４） （式中、Ｒ・及びＲｉは、一般式（Ａ−４）の場合と同
様の意味を有し、 （式中、Ｒｉ及びＲ」は、各々独立的にアルキル、アル
コキシル、アルキルチオ、アルコキシカルボニル、アル
キルチオカルボニル、アルカノイルオキシ、又はアルコ
キシカルボニルオキシ基を表わすが、少なくとも一方の
基はアルキル基ではなく、を表わす。

） 一般式（Ａ−６） Ｒ４公ｃｏｓ０Ｒｊ　　・・・（Ａ−６）（式中、Ｒｉ
及びＲｊは、一般式（Ａ−４）の場般弐（Ａ−６）の場
合と同様の意味を有する。）前記一般式（Ｂ）で表わさ
れる化合物は、高い温度域までＳＣ相を示すか、あるい
はＳＣ相を示さない場合でもＴｃ　（ＳＣ相を上限温度
）の低い液晶組成物に添加することにより、そのＴｃを
上昇しうる効果を有しているものであり、ＳＣ相の温度
範囲の特に高温域における拡大に寄与するものであり、
具体的には以下の化合物をあげることができる。

ノ 表わす。） 一般式（Ａ−７） Ｒｉ（〉ｃミｃ（〉Ｒ’ （Ａ−７） 一般式（Ｂ）で表わされる化合物と類似の効果を有する
化合物としては、次の一般式（Ｇ）で表わされる化合物
を挙げることができる。これらは一般式（Ｇ）で表わさ
れる化合物と併用して用いることができる。

一般式（Ｇ） 式中、Ｒ”及びＲ’は各々独立的に炭素原子数１〜１８
の、好ましくは３〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル
基を表わし、Ｚｌ及びＺ４は各々独立的に−ｃｏｏ−，
−ｏｃｏ−、−ｏ−、−ｓ−又は単結合を表わし、好ま
しくは少なくとも１方が単結合を表わす。

Ｚ２及びＺ３は各々独立的に、−ｃｏｏ−、−ｏｃｏ　
−ＣＨｚＯ、０ＣＨｚ　　、　　ＣＯＳ　　、　　５Ｃ
Ｏ−ＣＦｌｚ−ＣＨｚ　　、　　ｃ＝ｃ−あるいは単結
合を表わすが、少なくとも１方は単結合であることが好
ましい。

の環における任意の１〜２個の水素がフッ素装置フッ素
置換体）であり、さらにその少なくとも１本発明で使用
するＳＣ母体液晶において、Ａ群の化合物の割合は５〜
９５重量％の範囲が好ましく、１０〜９０重景％の範囲
が特に好ましい。

一般式（Ｂ）で表わされる化合物の割合は、小さすぎる
とＴｃが低く、大きすぎると応答性を低下するので５〜
７０重景％の範囲、特に１０〜５０重量％の範囲が好ま
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）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）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及び、ＳＣ′″
液晶組成物とした場合の好ましい相系列により異なって
くる。最も繁用性のあるのは、（イ）であり、キラルド
ーパントをＳＣ母体液晶に添加した場合に、Ｎ１相の温
度範囲を広げ、ＳＡ相等の温度範囲を狭くしやすい傾向
が強い場合には（ロ）を、キラルドーパントを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−Ｎ“→ＳＡ→ｓｃ”
の相系列が配向の点で有利である。一方、■−＋Ｎ″→
Ｓ０４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・ホスト方式などに適している。

また、Ｉ→ＳＡ−＋ＳＣ”の相系列も、初期の強誘電性
液晶（ｐ−デシルオキシベンジリデンアミノケイヒ酸（
Ｓ）−２−メチルブチル等）が、この相系列であったた
め、その配向方法についてよく検討されており、良好な
配向を得ることも不可能ではない。

本発明で使用するキラルドーバントとしては、（１）Ｓ
Ｃ”相を示す化合物、（２）　Ｓ　Ｃ”相思外の液晶相
のみを示す化合物又は（３）液晶性を全く示さない化合
物を用いることができるが、（３）の場合には、ＳＣ母
体液晶に添加して得られる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。

（■ １） ｌ１３ １・ ＋　ＣＨｚ　＋−ＣＨＣＪｓ （■ ２） Ｃ８゜ ０＋ＣＨ２−＋−ＴＣＨ Ｃ２Ｈ。

（■ ３） ＣＦ！３ ＋　ＣＦ！ｚｈ−０＋　ＣＨＩ→、ＣＨＣ，Ｈｓ （■ ４） Ｉ３ ０＋ＣＨｚｈ−０＋　ＣＨｚ÷、ＣＨ Ｃ，Ｈｓ （ＩＶ−７） ＣＨ。

＋　ＣＨｚ−＋ＴＣＨＲ１ （■ ５３） ＣＯ。

−ＣＢ−〇 ５ （ＩＶ ５４） に−０−１；Ｈ。

し１ｌ−ｈｓ （ＩＶ　−４１（） −Ｌ；Ｈ−Ｌ；−Ｕ ５ （ＩＶ−５５） ０　　ＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−５７） ｌ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■ ６２） Ｆ３ ０　　ＣＨＲｓ （■ ６９） ２ −ＣＯ０ＣＨｚ　　Ｃｌ ５ （ＩＶ−７０） ｌ３ −ＯＣＨｚ−ＣＨＣＨｚ　　０ＣＯＲｓ（■ ６４） ＣＨ。

ＯＣＬ　　Ｃ４１ＧＨｚ Ｒ５ （ＩＶ−６５） ＣＨ３ １傘 一〇　　ＣＨＣＨｚ ＯＲ６ （■ ７１） ＣＨ。

ＯＣＨＣＨｚ　　ＯＣ０Ｒｓ （ＩＶ−６６） ＣＨ３ 一〇＋ＣＨ２＋−ＣＨイＣＨ，井０Ｒ５７３） ０−Ｃｕｔ ＣＨ３ ＣＨ−（ＣＨｚ）ＴＯＣＯＲｓ （ＩＶ−８０） ０ＯＣＨｚ ＣＩ ５ （■−７５） ＣＨ。

ＯＣ）＋２　　ＣＭ　　０Ｒ５ （ＩＶ−８１） ＣＮ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７６） ＣＩ。

Ｓ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８２） ＣＮ ＣＨ−Ｒ５ ８３） ＨＩＣＮ −Ｃｏｏ　　ＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■ ８４） Ｃ）１．ＣＮ −ｏ−ｃｕｔ−ＣＨ−Ｒｓ ＣＨ。

ＣＨ。

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、Ｐ、は炭素原子数１〜ＩＯ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）〜（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／ｃｍ２
以下にすぎない。

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Ｓ０１相
を示す場合などでは３００ｎＣ／ｃｍ２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 ４８） 召ト■■發 （■ ９６） 一〇Ｈ）ｃｏｏ−舛 （Ｖ １２０） 召ト・・那ト〈：今 （Ｖ−１４４） 不）ｏｃｏ−００べ墜 （Ｖ　−２６７） ０ベシｃｏｏ　−の （Ｖ−４８０） （いｃｏペス （Ｖ−４８１） 燈ＣＨ，０ぺ人 （Ｖ−４８２） （いｃｏ、＾人 （Ｖ ４８３） 舎ｃｏｏぺ人 （Ｖ−４８４） 舎ｏｃｏ人人 （Ｖ−４８５） 舎Ｃ１，０ぺ六 （Ｖ ４８６） （Ｅ）−ＯＣＲ，＾人 （Ｖ−５０８） やｇ炉００人人 Ｎ 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（Ｄ） Ｑ”−Ｚ−Ｑ”。

〔式中、Ｑ１＊及びＱ２１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　１１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１ 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し、ＹＩ及びｙｔは
各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯＣＯＯ００ＣＯ
ｇ　　　　ＣＨｔＣＨｚ−−ｃ　＝　ｃ　−−ｃｏｓ−
又は−５ＣＯ−を表わし、ＳはＯ又は１を表わす。） で表わされる液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わ
す。〕 で表わされる光学活性化合物が好ましい。

更に、好ましくは光学活性基Ｑ　１１）及びＱ！０は各
々次の一般式（Ｆ−１）及び（Ｆ−２）で表わされる。

一般式（Ｆ−１） １ １申 Ｒ１−ＣＨ−Ｙ”　− 一般式（Ｆ−２） ２ Ｒ”　　−ＣＨ−Ｙ３− （式中、Ｒ１及びＲ１は各々独立的に炭素原子数２〜１
０のアルキル基又は炭素原子数１〜１０のアルコキシル
基、アルコキシカルボニル基又はアルカノイルオキシ基
を表わし、Ｃ＊は不斉炭素原子を表わし、Ｘ′及びＸ２
は各々独立的にＣＯ，−Ｆ−１ＣＺ−又は−ＣＮを表わ
し、Ｙ２及びＹ３は各々独立的に単結合、−ｏ−−ｃｏ
ｏ−−ｏｃ。

＋　Ｃｌ　ｚｈＴＯ＋　Ｃ）ｌ　ｔｈ、÷ｃｎｚｈ丁Ｏ
ＣＯ峰Ｃ１，…又は　＋ｃｏ、）−ｒｒ−ｃｏｏ　−（
−ＣＨｚｈを表わし、１１、Ｉ１２、ｍｌ、ｍ２、ｎｌ
及びＲ２は各々独立的に０〜５の整数を表わす。） さらに好ましくは、各キラル基が同一でなく、かつ、そ
の少なくとも一方が、その不斉炭素原子が酸素（０）、
イオウ（Ｓ）、チン素（Ｎ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃ
Ｉ！、）等のへテロ原子あるい記（ＩＶ−３１）〜（Ｉ
Ｖ−１０１）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１０〜３０ｎＣ／ｃｉ２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／（１ｇ”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
Ｃ＊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５０１１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。

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、Ｒｓ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、
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〜ＩＯ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、！はＯ〜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−Ｃ１，を表わし
、Ｚ′は、 ＣＯＯ、ＯＣＯ、ＣＨｚＯ、ＯＣＩ（ｇ−１又は単す。

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、キラルドーバントの添
加割合が６０重量％より多いと、自発分極は増加するが
、キラルドーパント自体が母体液晶にくらべるとはるか
に粘性が大きいため、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、キラルドーバントの添加量の
増加はその螺旋ピッチを短くするために配向性にも悪影
響を与える傾向にあるので好ましくない。一方、キラル
ドーパントの添加割合が１重量％より少ないと、自発分
極があまりに小さくなりやはり高速応答性は望めない。

ＳＣ＊液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎｃ／ｃ
ｍ”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、Ｓ０１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
るキラルドーパントの場合、キラルドーバントの添加割
合は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３００ｎＣ／
Ｃ１”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。しか
しながら、キラルドーバントが誘起するＲ３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．ＯｎＣ／ｃａ＋”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Ｒ３を誘起できるものが特に好ましい。

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Ｎ“相、あるいはＳＡ相、あるいはＮ′″
相とＳＡ相を経てＳＣ＊相へと相転移するが、その際Ｎ
９相からＳＡ相への相転移温度（以下Ｎゝ−３Ａ点とい
う。）から、該Ｎ′″ＳＡ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１０μ
ｍ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。

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、Ｎ１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
しやすい。

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
１液晶組成物のＮ１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（、（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ＳＣ１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、Ｎ１相及びＳ
Ｃ“相を縮小するような場合には、ＳＣ母体液晶として
、ＳＣ相の上限温度が高く、Ｎ相の温度範囲が広く、か
つ、ＳＣ相→Ｎ相→Ｉ相の相系列を有するもの、又はＳ
Ａ相の温度範囲が狭＜ＳＣ相→ＳＡ相→Ｎ相→Ｉ相の相
系列を有するものを用いればよい。

このようなキラルドーパントの傾向は、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Ｎ１相を示す温度範囲は容易に
調整することができる。

一般式（Ｄ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒ１”＋Ｒ２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Ｓ０
０液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰｌ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、推定値Ｔ　０１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Ｔ０′に換
えてＴｏを用いて再度測定すればよい。

Ｐ　　　　　　　　　Ｐｉ 〔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、１％」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 Ａ群に例示の一般式（Ａ−１１）で表わされる化合物か
ら、 から成るＳＣ相を示す液晶組成物（以下、母体液晶（Ａ
）という。）を調製した。

この組成物は５７°Ｃ以下でＳＣ相を、６４．５°Ｃ以
下でＳＡ相を、６９°Ｃ以下でＮ相を各々示し、その融
点は１４°Ｃであった。

次に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 （この化合物を前記ＳＣ母体液晶（Ａ）に１０％添加し
た際にＮ２相に出現させる螺旋のピッチ（外挿値）は６
０°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 （ （この化合物を前記ＳＣ母体液晶（Ａ）に１０％添加し
た際にＮ＊相に出現させる螺旋ピッチ（外挿値）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、上記ＳＣ母体液晶（Ａ）に１
０％添加して得たＳＣ１液晶組成物の２５℃における自
発分極の値は、約６ｎＣ／ｃｍｔであった。

次に、母体液晶（Ａ）　　　　　　　　６４％一般式（
Ｂ）の化合物として例示の化合物から、式（Ｂ−２−１
）の化合物　　　　　　８％式（Ｂ−２−５）の化合物
　　　　　　８％上上記キラトド−バント　　　　　　
２０％から成るＳ００液晶組成物を調製した。

このｓｃ”液晶組成物は６０．５°Ｃ以下でｓｃ”相を
、６３．５℃以下でＳＡ相を、６５℃以下でＮ′″相を
各々示した。

このｓｃ”液晶組成物をポリイミドをコートしラビング
による配向処理を施した２枚のガラス透明電橋からなる
厚さ約２μｍのセルに充填し、等方性液体相から室温ま
で徐冷を行ったところ、良好な配向性を示し、均一なＳ
０９相のモノドメインが得られた。

このセルに電界強度１０ＶＰ−Ｐ／μｍ１５〇七の矩形
波を印加してその透過光量の変化による電気光学応答速
度を測定したところ、２５゛Ｃで３８μ秒の高速応答性
が確認された。この時の自発分極は約１５．５　ｎＣ／
ｃｍ”、チルト角は２１．５°であり、コントラストは
非常に良好であった。

実施例２ 次の組成からなるＳ０１液晶組成物を調製した。

母体液晶（Ａ）　　　　　　　　　　７５．６％一般式
（Ｂ）の化合物として例示の化合物から式（Ｂ−１−１
）の化合物　　　　　８，４％上上記チラルドーパント
　　　　　１６．０％このｓｃ”液晶組成物は、６１゛
Ｃ以下でＳ００相を、６７．５°Ｃ以下でＳＡ相を各々
示した。実施例１と同様にして表示用セルを作成し、そ
の電気光学応答速度を測定したところ、２５°Ｃで４１
μ秒の高速応答性を示した。

この時の自発分極は１４．６　ｎＣ／　ｃｍ２、チルト
角は２６°でコントラストは非常に良好であった。

〔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、光学的に不活性でスメクチックＣ相を示す母体液晶
   に、光学活性化合物から成るキラルドーパントを加えて
   成るキラルスメクチックＣ相を示す液晶組成物であって
   、母体液晶が、 （１）下記一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）
   、（Ａ−４）及び（Ａ−５）で表わされる化合物から成
   るＡ群から選ばれる化合物及び（２）下記一般式（Ｂ）
   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。 一般式（Ａ−１） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ａ−２） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ａ−３） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ａ−４） ▲数式、化学式、表等があります▼。 一般式（Ａ−５） ▲数式、化学式、表等があります▼ （上記一般式（Ａ−１）〜（Ａ−５）中、Ｒ＾ａ及びＲ
   ＾ｂは各々独立的に炭素原子数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、Ｒ＾
   ａ及びＲ＾ｂのうち、少なくとも一方の基はアルコキシ
   ル基を表わす。） 一般式（Ｂ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾ｃ及びＲ＾ｄは各々独立的に炭素原子数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、Ｒ＾ｃ及びＲ＾ｄのうち、少なくとも
   一方がアルキル基を表わす。 ▲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▼
   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▼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▼を表わす。 ） ２、Ａ群が一般式（Ａ−１）で表わされる化合物から成
   る請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ３、Ｒ＾ｃ及びＲ＾ｄが各々独立的に炭素原子数４〜１
   ２の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又は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 る請求項３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（Ｄ） 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（Ｅ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等が
   あります▼ は各々独立的に▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
   、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲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＿３−、−Ｃ
   ≡Ｃ−、−ＣＯＳ−又は−ＳＣＯ−を表わし、Ｓ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。 ６、Ｑ＾１＾＊が下記一般式（Ｆ−１）で表わされる光
   学活性基であり、Ｑ＾２＾＊が下記一般式（Ｆ−２）で
   表わされる光学活性基である請求項５記載の強誘電性液
   晶組成物。一般式（Ｆ−１） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ｆ−２） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾１及びＲ＾２は各々独立的に炭素原子数２
   〜１０のアルキル基又は炭素原子数１〜１０のアルコキ
   シル基、アルコキシカルボニル基又はアルカノイルオキ
   シ基を表わし、Ｃ＾＊は不斉炭素原子を表わし、Ｘ＾１
   及びＸ＾２は各々独立的にＣＨ＿３−、Ｆ−、Ｃｌ−又
   は−ＣＮを表わし、Ｙ＾２及びＹ＾３は各々独立的に単
   結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、■ＣＨ＿２■
   ＿ｌ＿１−Ｏ−ＣＨ＿２■＿ｌ＿２、■ＣＨ＿２■＿ｍ
   ＿１ＯＣＯ■ＣＨ＿２■＿ｍ＿２又は■ＣＨ＿２■＿ｎ
   ＿１ＣＯＯ■ＣＨ＿２■＿ｎ＿２を表わし、ｌ１、ｌ２
   、ｍ１、ｍ２、ｎ１及びｎ２は各々独立的に０〜５の整
   数を表わす。）