JP2000226582A - 電傾効果型液晶組成物および素子 - Google Patents
電傾効果型液晶組成物および素子Info
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高速応答と高透過率を持つ電傾効果型液晶
組成物および素子を提供する。 【解決手段】 一般式１、例えば式１−１０の１種類以
上、合計１０重量％以上を含み、かつ一般式２、例えば
式２−１のラセミでない成分を２種類以上、合計３０重
量％以上を含み、Ｉｓｏ−Ｎ*（ｃｈ*）−ＳｍＡの相系
列を形成し、ＳｍＡより低温側で強誘電性又は反強誘電
性を示し、Ｎ*相の下限温度から２℃高い温度までにお
いてらせんのピッチが素子のギャップの４倍以上であ
り、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度より１０℃低
い温度において自発分極値３０ｎＣ／ｃｍ2以上である
液晶組成物。
組成物および素子を提供する。 【解決手段】 一般式１、例えば式１−１０の１種類以
上、合計１０重量％以上を含み、かつ一般式２、例えば
式２−１のラセミでない成分を２種類以上、合計３０重
量％以上を含み、Ｉｓｏ−Ｎ*（ｃｈ*）−ＳｍＡの相系
列を形成し、ＳｍＡより低温側で強誘電性又は反強誘電
性を示し、Ｎ*相の下限温度から２℃高い温度までにお
いてらせんのピッチが素子のギャップの４倍以上であ
り、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度より１０℃低
い温度において自発分極値３０ｎＣ／ｃｍ2以上である
液晶組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答および高
い透過率を持つ電傾効果型液晶素子に関するものであ
る。
い透過率を持つ電傾効果型液晶素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ここ１０数年間、液晶の電気光学的性質
および表示素子としての性質が必要とされるさまざまな
技術分野において液晶が導入されてきた。
および表示素子としての性質が必要とされるさまざまな
技術分野において液晶が導入されてきた。
【０００３】１９８０年、クラーク（Ｃｌａｒｋ）およ
びラガワール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）は、非常に薄いセ
ルの中において強誘電性液晶系を使用すると、通常のＴ
Ｎ（ツイステッド・ネマチック）素子の１０００倍も速
い応答時間、すなわち、数十〜数百μｓオーダの応答を
示す電気光学的スイッチングまたは表示素子が得られる
ことを明らかにした。（例えば、ラガワール等、「ディ
スプレイ用強誘電性液晶（Ferroelectric Liquid Cryst
al Displays, SID Symposium, October Meeting, 1985,
San Diego, Ca, USA）」）。強誘電性液晶は双安定性
スイッチングや、高視野角性、高コントラストなどの、
その他の好ましい性質のため、単純マトリックス・アド
レスを用いる分野に適している。
びラガワール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）は、非常に薄いセ
ルの中において強誘電性液晶系を使用すると、通常のＴ
Ｎ（ツイステッド・ネマチック）素子の１０００倍も速
い応答時間、すなわち、数十〜数百μｓオーダの応答を
示す電気光学的スイッチングまたは表示素子が得られる
ことを明らかにした。（例えば、ラガワール等、「ディ
スプレイ用強誘電性液晶（Ferroelectric Liquid Cryst
al Displays, SID Symposium, October Meeting, 1985,
San Diego, Ca, USA）」）。強誘電性液晶は双安定性
スイッチングや、高視野角性、高コントラストなどの、
その他の好ましい性質のため、単純マトリックス・アド
レスを用いる分野に適している。
【０００４】一方、さらに高速化を求めた場合や、双安
定性ではなく、チルト角が電場に比例したスイッチング
などを必要とする素子においては、同じカイラル系の液
晶のＳｍＡ相などにおける電傾効果（エレクトロクリニ
ック効果）型の液晶が用いられる。例えば、電傾効果型
素子を用いた空間光変調器（ＳＬＭ）などが通信など各
分野においての応用が期待されている。
定性ではなく、チルト角が電場に比例したスイッチング
などを必要とする素子においては、同じカイラル系の液
晶のＳｍＡ相などにおける電傾効果（エレクトロクリニ
ック効果）型の液晶が用いられる。例えば、電傾効果型
素子を用いた空間光変調器（ＳＬＭ）などが通信など各
分野においての応用が期待されている。
【０００５】電傾効果はカイラルな液晶（例えば強誘電
性液晶）のＳｍＡ、ＳｍＢ、ＳｍＥなどの相で発現し、
印加電圧に比例してダイレクタが傾く現象である。電気
光学素子として使用した場合、複屈折性により、光の透
過率は強誘電性液晶の場合と同様に次の式で表される。
性液晶）のＳｍＡ、ＳｍＢ、ＳｍＥなどの相で発現し、
印加電圧に比例してダイレクタが傾く現象である。電気
光学素子として使用した場合、複屈折性により、光の透
過率は強誘電性液晶の場合と同様に次の式で表される。
【０００６】Ｉ／Ｉ0＝Ｓｉｎ2（４θ）・Ｓｉｎ（π・
Δｎ・ｄ／λ） （ここで、θはチルト角、Δｎは屈折率、ｄはセル厚、
λは入射光の波長である。） 式から、チルト角の大きさが直接透過率に反映される事
が分かる。１０°以上、好ましくは２２．５°に近い大
きなチルト角が、透過率の観点からみてより望ましい。
Δｎ・ｄ／λ） （ここで、θはチルト角、Δｎは屈折率、ｄはセル厚、
λは入射光の波長である。） 式から、チルト角の大きさが直接透過率に反映される事
が分かる。１０°以上、好ましくは２２．５°に近い大
きなチルト角が、透過率の観点からみてより望ましい。
【０００７】一方、電傾効果はカイラルな相（例えばＳ
ｍＣ*、ＳｍＨ*など）への前駆現象であるため、とくに
低温側の相への転移点近傍で強く見られ、強い温度依存
性を示す。昇温と共に、反転は速くなるが、チルト角は
小さくなる。
ｍＣ*、ＳｍＨ*など）への前駆現象であるため、とくに
低温側の相への転移点近傍で強く見られ、強い温度依存
性を示す。昇温と共に、反転は速くなるが、チルト角は
小さくなる。
【０００８】そのため、従来のＮ相をもつ実用的な電傾
効果型液晶組成物材料においては、スイッチングの高速
化とチルト角の両立は必ずしも容易ではなかった。すな
わち、反転の速い液晶は数度という小さなチルト角しか
持たず、チルト角の大きい液晶は反転速度が期待したほ
ど速くならないという問題を有していた。
効果型液晶組成物材料においては、スイッチングの高速
化とチルト角の両立は必ずしも容易ではなかった。すな
わち、反転の速い液晶は数度という小さなチルト角しか
持たず、チルト角の大きい液晶は反転速度が期待したほ
ど速くならないという問題を有していた。
【０００９】例えば、公開特許公報 特開昭６４−９２
８６の実施例の組成物は、Ｎ*相を持たない非実用的な
ものである。もっとも良い結果を示す実施例１４の組成
物の場合においても、Ｔｃ＋１０℃の温度において反転
時間が１．０μｓ以下であるが、ｄθ／ｄＥは＝５ｘ１
０-9ｒａｄ・ｍ／Ｖ（約０．３°μｍ／Ｖ）であり、実
用的な組成物に用いるには小さい。
８６の実施例の組成物は、Ｎ*相を持たない非実用的な
ものである。もっとも良い結果を示す実施例１４の組成
物の場合においても、Ｔｃ＋１０℃の温度において反転
時間が１．０μｓ以下であるが、ｄθ／ｄＥは＝５ｘ１
０-9ｒａｄ・ｍ／Ｖ（約０．３°μｍ／Ｖ）であり、実
用的な組成物に用いるには小さい。
【００１０】また、特開昭６３−２６１２３０、特開昭
６３−３０４０８８および特開昭６３−３１０８７９に
おいても、組成物の転移温度や相系列、さらに、反転時
間についての明確な記述がないが、チルト角は実用的な
組成物に用いるには明らかに小さいものである。
６３−３０４０８８および特開昭６３−３１０８７９に
おいても、組成物の転移温度や相系列、さらに、反転時
間についての明確な記述がないが、チルト角は実用的な
組成物に用いるには明らかに小さいものである。
【００１１】従来、高い電傾効果と反転速度を達成する
ために、ほぼ１００％カイラル物質を使ったものも知ら
れている（例えば、公開特許公報 特開昭６４−９２８
６、特開昭６３−２６１２３０）。しかし、Ｎ相がな
い、作動温度領域および低温保存温度が非常に高いな
ど、実用的ではなかった。実用的な応用の観点からは、
作動温度は室温に近く、融点は０℃より低いことがより
好ましい。
ために、ほぼ１００％カイラル物質を使ったものも知ら
れている（例えば、公開特許公報 特開昭６４−９２８
６、特開昭６３−２６１２３０）。しかし、Ｎ相がな
い、作動温度領域および低温保存温度が非常に高いな
ど、実用的ではなかった。実用的な応用の観点からは、
作動温度は室温に近く、融点は０℃より低いことがより
好ましい。
【００１２】また、電傾効果素子のコントラスト比は、
暗状態での透過率に非常に敏感である。僅かのダイレク
タのずれによる光漏れがコントラストを下げる要因とな
る。しかし、セル注入後の降温過程など温度を変化させ
る過程において、レーヤ方向の僅かに異なるドメインに
よる薄いモザイク状組織がしばしば観測される。従来の
電傾効果型素子はこの種の問題に対し、簡単で有効な改
善手段が報告されていなかった。
暗状態での透過率に非常に敏感である。僅かのダイレク
タのずれによる光漏れがコントラストを下げる要因とな
る。しかし、セル注入後の降温過程など温度を変化させ
る過程において、レーヤ方向の僅かに異なるドメインに
よる薄いモザイク状組織がしばしば観測される。従来の
電傾効果型素子はこの種の問題に対し、簡単で有効な改
善手段が報告されていなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、電傾効
果素子の速い反転速度と高透過率を両立させ、さらに作
動温度、保存温度の低温化を達成することに成功し、本
発明を完成した。本発明により、より実用に耐えうる電
傾効果素子を提供することが可能となった。
うな上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、電傾効
果素子の速い反転速度と高透過率を両立させ、さらに作
動温度、保存温度の低温化を達成することに成功し、本
発明を完成した。本発明により、より実用に耐えうる電
傾効果素子を提供することが可能となった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、電傾効果（エ
レクトロクリニック）型液晶素子用の液晶組成物を提供
する。該液晶組成物は、下記一般式（１）：
レクトロクリニック）型液晶素子用の液晶組成物を提供
する。該液晶組成物は、下記一般式（１）：
【００１５】
【化５】
【００１６】［式中、Ｒ1およびＲ2は互いに独立に、Ｈ
または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖（不斉炭素
原子を有するかまたは有さない）アルキルであり、ここ
で１個または２個の非隣接−ＣＨ2−基が−Ｏ−、−Ｓ
−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−
Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−また
は−Ｓｉ（ＣＨ3）2−によって置き換えられていてもよ
く、さらにアルキルラジカルの１個以上の水素原子が
Ｆ、Ｃｌ、ＢｒもしくはＣＮによって置き換えられてい
てもよく、あるいはまた下記のキラル基：
または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖（不斉炭素
原子を有するかまたは有さない）アルキルであり、ここ
で１個または２個の非隣接−ＣＨ2−基が−Ｏ−、−Ｓ
−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−
Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−また
は−Ｓｉ（ＣＨ3）2−によって置き換えられていてもよ
く、さらにアルキルラジカルの１個以上の水素原子が
Ｆ、Ｃｌ、ＢｒもしくはＣＮによって置き換えられてい
てもよく、あるいはまた下記のキラル基：
【００１７】
【化６】
【００１８】（ここで、Ｙ1およびＹ2は下記のキラルセ
ンターであり：
ンターであり：
【００１９】
【化７】
【００２０】Ｒ3は、Ｈまたは炭素数１〜１６の直鎖も
しくは分枝鎖アルキルであり、ここで１個または２個の
非隣接−ＣＨ2−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−Ｃ
Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3）2−によって置き換えられていてもよく；Ｍ5は−
ＣＨ2−Ｏ−、−Ｃ−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ2−、−Ｏ−
Ｃ−Ｏ−または単結合であり；ｏおよびｐは、０、１ま
たは２であり、（ｏ＋ｐ）は１または２である）であ
り；Ａ1およびＡ2は、互いに独立に、それぞれ１，４−
フェニレンであり、この基中に存在する１個または２個
のＣＨ基はＮにより置き換えられていることもでき、あ
るいはＡ1およびＡ2は、それぞれ、１，４−シクロヘキ
シレンであり、この基中に存在する１個のＣＨ2基また
は隣接していない２個のＣＨ2基はＯ原子および（また
は）Ｓ原子により置き換えられることもでき、あるいは
Ａ1およびＡ2は、それぞれ、ピペリジン−１，４−ジイ
ル、１，４−ビシクロ（２，２，２）オクチレン、１，
３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、ナフタレン
−２，６−ジイルまたは１，２，３，４−テトラヒドロ
ナフタレン−２，６−ジイルであり、これらの基はそれ
ぞれ、未置換であるか、あるいは１個または２個のＦ原
子および（または）Ｃｌ原子および（または）ＣＨ3基
および（または）ＣＮ基で置き換えられており；Ｘ1お
よびＸ2は、水素、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3およびＣＮから選ば
れる基であるが、Ｘ1およびＸ2は同時に水素であること
はなく；Ｚ1およびＺ2は、それぞれ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ
−ＣＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ
−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；ｍおよびｎはそれ
ぞれ０、１または２であり、そして（ｍ＋ｎ）は１また
は２である］で示す成分を少なくとも１種類以上、合計
１０重量％以上を含み、かつ下記一般式（２）：
しくは分枝鎖アルキルであり、ここで１個または２個の
非隣接−ＣＨ2−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−Ｃ
Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3）2−によって置き換えられていてもよく；Ｍ5は−
ＣＨ2−Ｏ−、−Ｃ−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ2−、−Ｏ−
Ｃ−Ｏ−または単結合であり；ｏおよびｐは、０、１ま
たは２であり、（ｏ＋ｐ）は１または２である）であ
り；Ａ1およびＡ2は、互いに独立に、それぞれ１，４−
フェニレンであり、この基中に存在する１個または２個
のＣＨ基はＮにより置き換えられていることもでき、あ
るいはＡ1およびＡ2は、それぞれ、１，４−シクロヘキ
シレンであり、この基中に存在する１個のＣＨ2基また
は隣接していない２個のＣＨ2基はＯ原子および（また
は）Ｓ原子により置き換えられることもでき、あるいは
Ａ1およびＡ2は、それぞれ、ピペリジン−１，４−ジイ
ル、１，４−ビシクロ（２，２，２）オクチレン、１，
３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、ナフタレン
−２，６−ジイルまたは１，２，３，４−テトラヒドロ
ナフタレン−２，６−ジイルであり、これらの基はそれ
ぞれ、未置換であるか、あるいは１個または２個のＦ原
子および（または）Ｃｌ原子および（または）ＣＨ3基
および（または）ＣＮ基で置き換えられており；Ｘ1お
よびＸ2は、水素、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3およびＣＮから選ば
れる基であるが、Ｘ1およびＸ2は同時に水素であること
はなく；Ｚ1およびＺ2は、それぞれ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ
−ＣＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ
−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；ｍおよびｎはそれ
ぞれ０、１または２であり、そして（ｍ＋ｎ）は１また
は２である］で示す成分を少なくとも１種類以上、合計
１０重量％以上を含み、かつ下記一般式（２）：
【００２１】
【化８】
【００２２】［式中、ＲおよびＲ’は、炭素数１−１５
のアルキル基であり、ここで、１個以上の−ＣＨ2−基
が−Ｏ−または−Ｓｉ（ＣＨ3）2−で置き換えられてい
てもよく、ＲおよびＲ’の１個以上の水素原子がＦによ
って置き換えられていてもよく；ｍおよびｎは、０、１
または２整数であるが、同時に０であることはなく；Ｘ
1、Ｘ2、Ｘ3およびＸ4は、ＨまたはＦである。］で示
す、ラセミでない成分を２種類以上、合計で少なくとも
３０重量％以上を含み、該液晶組成物は、Ｉｓｏ−Ｎ*
（ｃｈ*）−ＳｍＡの相系列を形成し、ＳｍＡより低温
側で強誘電性または反強誘電性を示し、該Ｎ*相（また
はＣｈ*相）の下限温度から２℃高い温度までの温度範
囲においてらせんのピッチが素子のギャップの４倍以上
であり、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度より１０
℃低い温度において自発分極（Ｐｓ）の値が３０ｎＣ／
ｃｍ2以上であることを特徴とする。
のアルキル基であり、ここで、１個以上の−ＣＨ2−基
が−Ｏ−または−Ｓｉ（ＣＨ3）2−で置き換えられてい
てもよく、ＲおよびＲ’の１個以上の水素原子がＦによ
って置き換えられていてもよく；ｍおよびｎは、０、１
または２整数であるが、同時に０であることはなく；Ｘ
1、Ｘ2、Ｘ3およびＸ4は、ＨまたはＦである。］で示
す、ラセミでない成分を２種類以上、合計で少なくとも
３０重量％以上を含み、該液晶組成物は、Ｉｓｏ−Ｎ*
（ｃｈ*）−ＳｍＡの相系列を形成し、ＳｍＡより低温
側で強誘電性または反強誘電性を示し、該Ｎ*相（また
はＣｈ*相）の下限温度から２℃高い温度までの温度範
囲においてらせんのピッチが素子のギャップの４倍以上
であり、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度より１０
℃低い温度において自発分極（Ｐｓ）の値が３０ｎＣ／
ｃｍ2以上であることを特徴とする。
【００２３】好ましくは、ＳｍＡ相から低温側の相への
転移温度より１０℃低い温度において、自発分極（Ｐ
ｓ）の値が４０ｎＣ／ｃｍ2以上であり、また好ましく
は、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度が５０℃以下
である。さらに好ましくは、ＳｍＡ相の幅が１５℃以上
ある。
転移温度より１０℃低い温度において、自発分極（Ｐ
ｓ）の値が４０ｎＣ／ｃｍ2以上であり、また好ましく
は、ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度が５０℃以下
である。さらに好ましくは、ＳｍＡ相の幅が１５℃以上
ある。
【００２４】本発明はまた、本発明にしたがう液晶組成
物を含む電傾効果（エレクトロクリニック）型液晶素子
を提供する。好ましくは、本発明の液晶素子は、さらに
配向膜を含み、該配向膜のプレチルト角が０．５度以上
である。
物を含む電傾効果（エレクトロクリニック）型液晶素子
を提供する。好ましくは、本発明の液晶素子は、さらに
配向膜を含み、該配向膜のプレチルト角が０．５度以上
である。
【００２５】本発明の液晶組成物は、大きな電傾効果を
発現し、速い反転を示し、実用的な相転移温度および低
温保存特性を併せ持ち、これを用いた電傾効果型素子は
実用的かつ高い性能を有する。
発現し、速い反転を示し、実用的な相転移温度および低
温保存特性を併せ持ち、これを用いた電傾効果型素子は
実用的かつ高い性能を有する。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明にしたがう液晶組成物は、
式（１）で表されるカイラル化合物を少なくとも１種類
以上、合計１０重量％以上含む。該カイラル化合物は、
自発分極（Ｐｓ）を誘起する能力が高く、かつ電傾効果
を強めることができる。好ましくは、本発明の液晶組成
物は、式（１）で表されるカイラル化合物を１５重量％
以上、より好ましくは２０重量％以上含む。さらに、本
発明にしたがう液晶組成物は、式（２）で表されるノン
カイラル化合物のようなフェニルピリミジンを２種類以
上、合計３０重量％以上含む。
式（１）で表されるカイラル化合物を少なくとも１種類
以上、合計１０重量％以上含む。該カイラル化合物は、
自発分極（Ｐｓ）を誘起する能力が高く、かつ電傾効果
を強めることができる。好ましくは、本発明の液晶組成
物は、式（１）で表されるカイラル化合物を１５重量％
以上、より好ましくは２０重量％以上含む。さらに、本
発明にしたがう液晶組成物は、式（２）で表されるノン
カイラル化合物のようなフェニルピリミジンを２種類以
上、合計３０重量％以上含む。
【００２７】式（１）のカイラル化合物を添加すること
により、ＳｍＣ*相などのカイラルな相において３０ｎ
Ｃ／ｃｍ2以上という大きな自発分極の値を誘起し、か
つ強い電傾効果を発現させることができる。これに式
（２）のノンカイラル化合物のようなフェニルピリミジ
ンを合計３０重量％以上混合することにより、さらに、
組成物の粘性を下げ、より速い反転を実現することがで
きる。さらに、これらを組み合わせることにより、液晶
組成物において必要な相系列を得ることができ、それに
より、実用的な作動温度および低い保存温度を達成する
ことが可能となった。その際、Ｎ*相（またはＣｈ*相）
の下限温度から２℃高い温度までの温度範囲においてら
せんのピッチが素子のギャップの４倍以上とすることに
より、均一な水平配向を得、コントラスト比の高い電傾
効果素子を製造することが可能となる。
により、ＳｍＣ*相などのカイラルな相において３０ｎ
Ｃ／ｃｍ2以上という大きな自発分極の値を誘起し、か
つ強い電傾効果を発現させることができる。これに式
（２）のノンカイラル化合物のようなフェニルピリミジ
ンを合計３０重量％以上混合することにより、さらに、
組成物の粘性を下げ、より速い反転を実現することがで
きる。さらに、これらを組み合わせることにより、液晶
組成物において必要な相系列を得ることができ、それに
より、実用的な作動温度および低い保存温度を達成する
ことが可能となった。その際、Ｎ*相（またはＣｈ*相）
の下限温度から２℃高い温度までの温度範囲においてら
せんのピッチが素子のギャップの４倍以上とすることに
より、均一な水平配向を得、コントラスト比の高い電傾
効果素子を製造することが可能となる。
【００２８】また、本発明の組成物の自発分極を４０ｎ
Ｃ／ｃｍ2に高めることにより、いっそう電傾効果を高
め、素子の高速化、高透過率化の両立に寄与をすること
ができる。
Ｃ／ｃｍ2に高めることにより、いっそう電傾効果を高
め、素子の高速化、高透過率化の両立に寄与をすること
ができる。
【００２９】さらに、ＳｍＡ相でのモザイク状組織によ
る配向劣化を解決するために、０．５度以上のプレチル
ト角を有する配向膜を使用することにより、均一なモノ
ドメインに近い配向を実現し、素子のコントラストを高
めることに成功した。プレチルトを付与することによ
り、弱いシェブロンを誘起し、シェブロン角（層の傾き
角）の変化により体積の変化をある程度補償し、基板面
内のずれを防ぐためであると思われる。
る配向劣化を解決するために、０．５度以上のプレチル
ト角を有する配向膜を使用することにより、均一なモノ
ドメインに近い配向を実現し、素子のコントラストを高
めることに成功した。プレチルトを付与することによ
り、弱いシェブロンを誘起し、シェブロン角（層の傾き
角）の変化により体積の変化をある程度補償し、基板面
内のずれを防ぐためであると思われる。
【００３０】なお、従来の強誘電性液晶素子において、
プレチルト角を付与することにより、シェブロン構造を
有するスメクチックＣ*液晶のＣ１、Ｃ２配向のいずれ
かの片方を抑えて、ジグザグの無い素子を作る報告があ
る（例えば、文献J. Kanbe et al. ; Feroroelectrics,
114, 3 (1991)）。しかし、この技術は電傾効果素子に
よりＳｍＡ層での配向の質を高めるものではなく、本発
明とは原理的に異なるものである。
プレチルト角を付与することにより、シェブロン構造を
有するスメクチックＣ*液晶のＣ１、Ｃ２配向のいずれ
かの片方を抑えて、ジグザグの無い素子を作る報告があ
る（例えば、文献J. Kanbe et al. ; Feroroelectrics,
114, 3 (1991)）。しかし、この技術は電傾効果素子に
よりＳｍＡ層での配向の質を高めるものではなく、本発
明とは原理的に異なるものである。
【００３１】
【実施例】以下実施例により本発明の特徴および効果を
具体的に示すが、説明するためのもので、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。
具体的に示すが、説明するためのもので、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。
【００３２】液晶組成物の相転移温度は偏光顕微鏡下で
１℃／ｍｉｎで降温して測定した。ただし、融点は、示
差走査熱分析（ＤＳＣ）により１０℃／ｍｉｎで降温し
て測定した。
１℃／ｍｉｎで降温して測定した。ただし、融点は、示
差走査熱分析（ＤＳＣ）により１０℃／ｍｉｎで降温し
て測定した。
【００３３】液晶組成物の自発分極はＥＨＣ製のセルＫ
ＳＳＺ−０４／Ａ３０７Ｎ１ＮＳＳを使用し、ソーヤ・
タワー法にて測定をした。電気光学特性（チルト角θ、
反転速度ｔ10-90）は共に１ｋＨｚ、２５Ｖｒｍｓ／μ
ｍの矩形波を印加した状態で測定をした。
ＳＳＺ−０４／Ａ３０７Ｎ１ＮＳＳを使用し、ソーヤ・
タワー法にて測定をした。電気光学特性（チルト角θ、
反転速度ｔ10-90）は共に１ｋＨｚ、２５Ｖｒｍｓ／μ
ｍの矩形波を印加した状態で測定をした。
【００３４】電気光学特性測定に使用したのはプレチル
ト角の異なる配向膜を用いた２つのタイプのセルで、共
にセル厚が１．５μｍである。 タイプ１： ヘキスト社製ＰＯＬＩＸ８Ａを配向膜とし
た水平配向セル（プレチルト角α＝０°）、 タイプ２： 日立化成ＬＱ１２０を配向膜とした水平配
向セル（プレチルト角α〜０．５−５°） 相転移温度および電気光学特性の測定には次のような装
置を使用した： 温度コントローラ：Ｍｅｔｔｌｅｒ ＦＰ８０ＨＴ 信号発生器：Ｗａｖｅｔｅｃｈ Ｍｏｄｅｌ ２７５ アンプ： ＫＲＯＨＮ−ＨＩＴＥ ｍｏｄｅｌ ７５００ ディテクタ： 浜松フォトニックスＲ６３６−１０（負荷抵抗５０Ω） オシロスコープ： テクトロニックス２４３０Ａ 偏光顕微鏡：Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＨ２ ＤＳＣ： Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＳＣ７。
ト角の異なる配向膜を用いた２つのタイプのセルで、共
にセル厚が１．５μｍである。 タイプ１： ヘキスト社製ＰＯＬＩＸ８Ａを配向膜とし
た水平配向セル（プレチルト角α＝０°）、 タイプ２： 日立化成ＬＱ１２０を配向膜とした水平配
向セル（プレチルト角α〜０．５−５°） 相転移温度および電気光学特性の測定には次のような装
置を使用した： 温度コントローラ：Ｍｅｔｔｌｅｒ ＦＰ８０ＨＴ 信号発生器：Ｗａｖｅｔｅｃｈ Ｍｏｄｅｌ ２７５ アンプ： ＫＲＯＨＮ−ＨＩＴＥ ｍｏｄｅｌ ７５００ ディテクタ： 浜松フォトニックスＲ６３６−１０（負荷抵抗５０Ω） オシロスコープ： テクトロニックス２４３０Ａ 偏光顕微鏡：Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＨ２ ＤＳＣ： Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＳＣ７。
【００３５】（実施例１）表１で示す成分と重量％で、
本発明に従う液晶組成物Ａを調製し、上記タイプ１のセ
ルに注入して測定を行った。
本発明に従う液晶組成物Ａを調製し、上記タイプ１のセ
ルに注入して測定を行った。
【００３６】
【表１】
【００３７】液晶組成物Ａの特性は以下のとおりであっ
た。 相転移温度： cryst (-24) SmC (37.4) SmA (66.5) N (72) Iso 自発分極Ｐｓ（Ｔｃ−１０℃）： ４５ｎＣ／ｃｍ2 反転時間（ｔ10-90）： 図１参照 チルト角（２θ）： 図１参照 本発明にしたがう組成物Ａは、大きなチルト角と１μｓ
よりも速い反転を示すと共に、ＳｍＡの下限温度、融点
などの点においても実用的な組成物である。
た。 相転移温度： cryst (-24) SmC (37.4) SmA (66.5) N (72) Iso 自発分極Ｐｓ（Ｔｃ−１０℃）： ４５ｎＣ／ｃｍ2 反転時間（ｔ10-90）： 図１参照 チルト角（２θ）： 図１参照 本発明にしたがう組成物Ａは、大きなチルト角と１μｓ
よりも速い反転を示すと共に、ＳｍＡの下限温度、融点
などの点においても実用的な組成物である。
【００３８】（実施例２）実施例１において、組成物Ａ
の代わりにＢＤＨ７６４Ｅ（ヘキスト社製）を上記タイ
プ１のセルに注入して測定を行った。
の代わりにＢＤＨ７６４Ｅ（ヘキスト社製）を上記タイ
プ１のセルに注入して測定を行った。
【００３９】ＢＤＨ７６４Ｅの特性は以下のとおりであ
った。 相転移温度： SmC (28) SmA (73) N (88.6) Iso 自発分極Ｐｓ（１８℃）： ４６ｎＣ／ｃｍ2 反転時間（ｔ10-90）： 図１参照 チルト角（２θ）： 図１参照 対照組成物ＢＤＨ７６４Ｅは、組成物Ａと比較して、チ
ルト角は同等であるが、反転時間は５倍も遅いことが判
る。
った。 相転移温度： SmC (28) SmA (73) N (88.6) Iso 自発分極Ｐｓ（１８℃）： ４６ｎＣ／ｃｍ2 反転時間（ｔ10-90）： 図１参照 チルト角（２θ）： 図１参照 対照組成物ＢＤＨ７６４Ｅは、組成物Ａと比較して、チ
ルト角は同等であるが、反転時間は５倍も遅いことが判
る。
【００４０】（実施例３）表１で示すように、組成物Ａ
の各成分の重量％を変え、自発分極の異なる組成物Ｂお
よび組成物Ｃを調製した。これらをタイプ１のセルに注
入して、実施例１と同様に測定を行った。
の各成分の重量％を変え、自発分極の異なる組成物Ｂお
よび組成物Ｃを調製した。これらをタイプ１のセルに注
入して、実施例１と同様に測定を行った。
【００４１】液晶組成物ＢおよびＣの特性は以下のとお
りであった。 相転移温度： 組成物Ｂ：cryst (-21) SmC (43) SmA (68.3) N (74) Iso 組成物Ｃ：cryst (-20) SmC (58.0) SmA (68.6) N (80.3) Iso 自発分極Ｐｓ（Ｔｃ−１０℃）： 組成物Ｂ：４０ｎＣ／ｃｍ2 組成物Ｃ：２２ｎＣ／ｃｍ2 Ｔｃ＋５℃でのチルト角（２θ）： 図２参照 Ｔｃ＋５℃での反転時間（ｔ10-90）： 図３参照 自発分極Ｐｓを４０ｎＣ／ｃｍ2以上にすることによ
り、さらに大きなチルト角と速い反転を達成できること
が判る。
りであった。 相転移温度： 組成物Ｂ：cryst (-21) SmC (43) SmA (68.3) N (74) Iso 組成物Ｃ：cryst (-20) SmC (58.0) SmA (68.6) N (80.3) Iso 自発分極Ｐｓ（Ｔｃ−１０℃）： 組成物Ｂ：４０ｎＣ／ｃｍ2 組成物Ｃ：２２ｎＣ／ｃｍ2 Ｔｃ＋５℃でのチルト角（２θ）： 図２参照 Ｔｃ＋５℃での反転時間（ｔ10-90）： 図３参照 自発分極Ｐｓを４０ｎＣ／ｃｍ2以上にすることによ
り、さらに大きなチルト角と速い反転を達成できること
が判る。
【００４２】（実施例４）組成物Ａ、Ｂ、ＣのＳｍＡ幅
は、次のとおりであった。 組成物Ａ：２９．１ 組成物Ｂ：２５．３ 組成物Ｃ：１０．６ 組成物Ａ、Ｂ、Ｃのチルト角の温度依存性を図４に示
す。
は、次のとおりであった。 組成物Ａ：２９．１ 組成物Ｂ：２５．３ 組成物Ｃ：１０．６ 組成物Ａ、Ｂ、Ｃのチルト角の温度依存性を図４に示
す。
【００４３】ＳｍＡ幅が広くなるにつれ、チルト角の温
度依存性が減り、素子の駆動できる温度範囲が広がる。 （実施例５）組成物Ａをタイプ１およびタイプ２のセル
に注入し、配向とコントラスト比の測定を行った。その
結果を表２に示す。
度依存性が減り、素子の駆動できる温度範囲が広がる。 （実施例５）組成物Ａをタイプ１およびタイプ２のセル
に注入し、配向とコントラスト比の測定を行った。その
結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】（組成物Ａ） セル コントラスト比 タイプ １ ３８：１ タイプ ２ ４５：１ プレチルトのないタイプ１よりもタイプ２のセルの方が
高いコントラスト比が測定された。また、顕微鏡観察に
より、タイプ２において配向がより均一であることも確
認された。
高いコントラスト比が測定された。また、顕微鏡観察に
より、タイプ２において配向がより均一であることも確
認された。
【００４５】（実施例６）実施例５の場合において、組
成物ＢＤＨ７６４Ｅを使用して同様な測定を行った。そ
の結果を表３に示す。
成物ＢＤＨ７６４Ｅを使用して同様な測定を行った。そ
の結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】（ＢＤＨ７６４Ｅ） セル コントラスト比 タイプ １ １４：１ タイプ ２ ２０：１ 実施例５と同様、プレチルトのないタイプ１よりもタイ
プ２のセルの方が高いコントラスト比が測定された。ま
た、顕微鏡観察により、タイプ２において配向がより均
一であることも確認された。
プ２のセルの方が高いコントラスト比が測定された。ま
た、顕微鏡観察により、タイプ２において配向がより均
一であることも確認された。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、電傾効果型液晶組成物および
素子を提供するものであり、本発明により、電傾効果型
液晶組成物および素子の高速応答、高透過率、高コント
ラスト比および広い温度域での駆動が達成できる。
素子を提供するものであり、本発明により、電傾効果型
液晶組成物および素子の高速応答、高透過率、高コント
ラスト比および広い温度域での駆動が達成できる。
【図１】 図１は、本発明の実施例１において用いられ
た液晶組成物ＡおよびＢＤＨ７６４Ｅの反転時間（ｔ
10-90）およびチルト角（２θ）を示す。
た液晶組成物ＡおよびＢＤＨ７６４Ｅの反転時間（ｔ
10-90）およびチルト角（２θ）を示す。
【図２】 図２は、本発明の組成物Ａ、ＢおよびＣのＴ
ｃ＋５℃でのチルト角（２θ）を示す。
ｃ＋５℃でのチルト角（２θ）を示す。
【図３】 図３は、本発明の組成物Ａ、ＢおよびＣのＴ
ｃ＋５℃での反転時間（ｔ10-90）を示す。
ｃ＋５℃での反転時間（ｔ10-90）を示す。
【図４】 図４は、本発明の組成物Ａ、ＢおよびＣのチ
ルト角の温度依存性を示す。
ルト角の温度依存性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ (72)発明者 野中 敏章 静岡県小笠郡大東町千浜3810 クラリアン トジャパン株式会社内 (72)発明者 武市 彩子 静岡県小笠郡大東町千浜3810 クラリアン トジャパン株式会社内 Ｆターム(参考） 4H027 BA02 BA06 BA07 BD02 BD08 BD18 BD20 BD23 BD24 BE02 BE03 BE04 BE05 CD08 DD01 DD03 DD05 DE01 DE03 DE05 DF01 DF03 DF05 DN01 DP01
Claims (6)
- 【請求項１】 電傾効果型液晶素子用の液晶組成物であ
って、下記一般式（１）： 【化１】 ［式中、Ｒ1およびＲ2は互いに独立に、Ｈまたは炭素数
１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖（不斉炭素原子を有する
かまたは有さない）アルキルであり、ここで１個または
２個の非隣接−ＣＨ2−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ
−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ
−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓｉ
（ＣＨ3）2−によって置き換えられていてもよく、さら
にアルキルラジカルの１個以上の水素原子がＦ、Ｃｌ、
ＢｒもしくはＣＮによって置き換えられていてもよく、
あるいはまた下記のキラル基： 【化２】 （ここで、Ｙ1およびＹ2は下記のキラルセンターであ
り： 【化３】 Ｒ3は、Ｈまたは炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖
アルキルであり、ここで１個または２個の非隣接−ＣＨ
2−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−
Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−、−Ｃ≡Ｃ−または−Ｓｉ（ＣＨ3）2−によって置
き換えられていてもよく、さらにアルキルラジカルの１
個以上の水素原子がＦ、Ｃｌ、ＢｒもしくはＣＮによっ
て置き換えられていてもよく；Ｍ5は−ＣＨ2−Ｏ−、−
Ｃ−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ2−、−Ｏ−Ｃ−Ｏ−または
単結合であり；ｏおよびｐは、０、１または２であり、
（ｏ＋ｐ）は１または２である）であり；Ａ1およびＡ2
は、互いに独立に、それぞれ１，４−フェニレンであ
り、この基中に存在する１個または２個のＣＨ基はＮに
より置き換えられていることもでき、あるいはＡ1およ
びＡ2は、それぞれ、１，４−シクロヘキシレンであ
り、この基中に存在する１個のＣＨ2基または隣接して
いない２個のＣＨ2基はＯ原子および（または）Ｓ原子
により置き換えられることもでき、あるいはＡ1および
Ａ2は、それぞれ、ピペリジン−１，４−ジイル、１，
４−ビシクロ（２，２，２）オクチレン、１，３，４−
チアジアゾール−２，５−ジイル、ナフタレン−２，６
−ジイルまたは１，２，３，４−テトラヒドロナフタレ
ン−２，６−ジイルであり、これらの基はそれぞれ、未
置換であるか、あるいは１個または２個のＦ原子および
（または）Ｃｌ原子および（または）ＣＨ3基および
（または）ＣＮ基で置き換えられており；Ｘ1およびＸ2
は、水素、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ3およびＣＮから選ばれる基
であるが、Ｘ1およびＸ2は同時に水素であることはな
く；Ｚ1およびＺ2は、それぞれ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ
Ｏ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＯＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−
Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；ｍおよびｎはそれぞれ
０、１または２であり、そして（ｍ＋ｎ）は１または２
である］で示す成分を少なくとも１種類以上、合計１０
重量％以上を含み、かつ下記一般式（２）： 【化４】 ［式中、ＲおよびＲ’は、炭素数１−１５のアルキル基
であり、ここで、１個以上の−ＣＨ2−基が−Ｏ−また
は−Ｓｉ（ＣＨ3）2−で置き換えられていてもよく、Ｒ
およびＲ’の１個以上の水素原子がＦによって置き換え
られていてもよく；ｍおよびｎは、０、１または２整数
であるが、同時に０であることはなく；Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3
およびＸ4は、ＨまたはＦである。］で示す、ラセミで
ない成分を２種類以上、合計で少なくとも３０重量％以
上を含み、該液晶組成物は、Ｉｓｏ−Ｎ*（ｃｈ*）−Ｓ
ｍＡの相系列を形成し、ＳｍＡより低温側で強誘電性ま
たは反強誘電性を示し、該Ｎ*相（またはＣｈ*相）の下
限温度から２℃高い温度までの温度範囲においてらせん
のピッチが素子のギャップの４倍以上であり、ＳｍＡ相
から低温側の相への転移温度より１０℃低い温度におい
て自発分極の値が３０ｎＣ／ｃｍ2以上であることを特
徴とする液晶組成物。 - 【請求項２】 ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度よ
り１０℃低い温度において、自発分極の値が４０ｎＣ／
ｃｍ2以上である、請求項１記載の液晶組成物。 - 【請求項３】 ＳｍＡ相から低温側の相への転移温度が
５０℃以下である、請求項１または２に記載の液晶組成
物。 - 【請求項４】 ＳｍＡ相の幅が１５℃以上ある、請求項
１、２または３に記載の組成物。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４に記載の液晶
組成物を含む電傾効果型液晶素子。 - 【請求項６】 さらに配向膜を含み、該配向膜のプレチ
ルト角が０．５度以上である、請求項５記載の液晶素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031637A JP2000226582A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電傾効果型液晶組成物および素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031637A JP2000226582A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電傾効果型液晶組成物および素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226582A true JP2000226582A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12336738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11031637A Pending JP2000226582A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 電傾効果型液晶組成物および素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000226582A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123235A1 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Dic Corporation | 高分子安定化液晶組成物、液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法 |
| JP2008248210A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Dic Corp | 液晶表示素子およびその製造方法 |
| JP2008274235A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Dic Corp | 高分子安定化強誘電性液晶組成物及び液晶表示素子 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11031637A patent/JP2000226582A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123235A1 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Dic Corporation | 高分子安定化液晶組成物、液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法 |
| JP2008248210A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Dic Corp | 液晶表示素子およびその製造方法 |
| JP2008274235A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Dic Corp | 高分子安定化強誘電性液晶組成物及び液晶表示素子 |
| US8405799B2 (en) | 2007-03-30 | 2013-03-26 | Dic Corporation | Polymer-stabilized liquid crystal composition, liquid crystal display device, method for producing liquid crystal display device |
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