JP2001072973A - Antiferroelectric liquid crystal composition - Google Patents
Antiferroelectric liquid crystal compositionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、応答時間の温度依
存性が小さく、室温付近で高速で応答することができ、
さらに作動温度範囲が広い液晶素子を形成することがで
きる液晶組成物に関する。TECHNICAL FIELD The present invention has a small temperature dependence of response time, and can respond at high speed near room temperature.
Further, the present invention relates to a liquid crystal composition capable of forming a liquid crystal element having a wide operating temperature range.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、液晶化合物を用いた表示素子は、
その低電圧駆動性・低消費電力性および小型・薄型化の
観点から時計・電卓はもとより、ワープロ・パソコンな
どのOA機器、カーナビゲーションシステムなど幅広い
分野で利用されている。2. Description of the Related Art At present, display devices using liquid crystal compounds are:
From the viewpoints of low voltage driveability, low power consumption, and small size and thickness, they are used not only in watches and calculators but also in a wide range of fields such as OA equipment such as word processors and personal computers, and car navigation systems.
【0003】こうした用途に一般に広く用いられている
液晶表示素子は、ネマチック相を利用したものである。
こうした液晶表示素子は、通常はTN(Twisted Nemati
c)モードあるいはSTN(Super Twisted Nematic)モ
ードで駆動する。[0003] A liquid crystal display element generally widely used for such purposes utilizes a nematic phase.
Such a liquid crystal display element is usually provided with a TN (Twisted Nemati).
c) Drive in mode or STN (Super Twisted Nematic) mode.
【0004】しかしながら、TNモードの液晶表示素子
には、走査線数の増加とともに駆動マージンが狭くな
り、充分なコントラストが得られなくなるという欠点が
存在する。そのためにこのTNモードを利用して大型の
表示素子を作製することが困難である。このTNモード
で駆動する液晶表示素子を改良するためにSTNモード
での利用が開発されているが、このSTNモードでも、
ライン数の増加とともにコントラストが低下し、応答時
間が長くなるので、現状では 800×1024 ライン程度の
表示容量が限界である。[0004] However, the TN mode liquid crystal display element has a drawback that the drive margin becomes narrower as the number of scanning lines increases and a sufficient contrast cannot be obtained. Therefore, it is difficult to manufacture a large-sized display element using the TN mode. The use in the STN mode has been developed to improve the liquid crystal display element driven in the TN mode.
As the number of lines increases, the contrast decreases and the response time increases. At present, the display capacity of about 800 x 1024 lines is the limit.
【0005】それに対して、強誘電性液晶あるいは反強
誘電性液晶は、液晶分子のもつ自発分極(Ps)と電界
(E)との直接相互作用に起因する、液晶分子の配向方
向を変えるためのトルクを実効エネルギー(「駆動
力」)としている。このためこれらの液晶を用いた表示
素子では、スイッチング駆動に必要な時間をμ秒オーダ
ーまで短縮した高速応答を可能にすることができる。On the other hand, a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal changes the orientation of liquid crystal molecules due to the direct interaction between the spontaneous polarization (Ps) of the liquid crystal molecules and the electric field (E). Is the effective energy ("driving force"). Therefore, in the display element using these liquid crystals, a high-speed response in which the time required for the switching drive is reduced to the order of μ seconds can be realized.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら強誘電性
液晶を用いた表示素子では、次のような問題点が指摘さ
れている。However, the following problems have been pointed out in display devices using ferroelectric liquid crystals.
【0007】その第一が自発分極に起因する残像現象
(スイッチング不良)である。すなわち、二つの一様状
態を用いて表示させようとする場合、セルの基板間で双
極子を配向させ、ある一定時間保持させる必要がある。
この間に生じた電荷の分極による内部電場が他の一様状
態へのスイッチングを阻止する。The first is an afterimage phenomenon (switching failure) caused by spontaneous polarization. In other words, when an attempt is made to display using two uniform states, it is necessary to orient the dipole between the substrates of the cell and hold it for a certain period of time.
The internal electric field due to the polarization of the charge generated during this time prevents switching to another uniform state.
【0008】第二は機械的ショックに対する安定性の悪
さである。スメクチック液晶は、ネマチック液晶と異な
り、層構造を有する一次元結晶であるので、一度乱れた
配向の修復は基本的に困難である。また、セル内で液晶
層が屈曲したシェブロン構造や分子がねじれたツイスト
構造をとりやすく、高いコントラストとメモリー性とが
得られない、などの本質的な問題点があることも認識さ
れてきている。The second problem is poor stability against mechanical shock. Since a smectic liquid crystal is a one-dimensional crystal having a layer structure, unlike a nematic liquid crystal, it is basically difficult to repair a once-disordered orientation. In addition, it has been recognized that there are inherent problems such as a liquid crystal layer having a bent chevron structure and a twisted structure in which molecules are twisted in the cell, and high contrast and memory properties cannot be obtained. .
【0009】一方、表示素子に用いられる反強誘電性液
晶は、単純マトリックス駆動に適したダブルヒステリシ
ス特性、安定配向性の特長を有する液晶である。この液
晶の動作モードは電場誘起相転移スイッチングである。
電場ゼロのときには、隣接する分子が相互に反対方向に
双極子を向けた反強誘電状態を採り、双極子モーメント
がたがいに打ち消し合うため自発分極はゼロである。こ
うした反強誘電性液晶表示素子にあるしきい値以上の電
圧を印加すると、電場の極性に応じて二つの強誘電状態
が誘起される。従って、反強誘電性液晶は反強誘電相と
二つの強誘電相との三つの安定した状態をとることがで
き、この三つの状態間で行われる、電場による三安定状
態スイッチングは、反強誘電性に特有なダブルヒステリ
シスと急峻なしきい値特性を示す。On the other hand, the antiferroelectric liquid crystal used for the display element has a double hysteresis characteristic and a stable alignment characteristic suitable for simple matrix driving. The operation mode of this liquid crystal is electric field induced phase transition switching.
When the electric field is zero, spontaneous polarization is zero because adjacent molecules adopt an antiferroelectric state in which dipoles are oriented in opposite directions to each other, and dipole moments cancel each other. When a voltage higher than a certain threshold is applied to such an antiferroelectric liquid crystal display element, two ferroelectric states are induced according to the polarity of the electric field. Therefore, the antiferroelectric liquid crystal can take three stable states of an antiferroelectric phase and two ferroelectric phases, and the tristable state switching by the electric field performed between these three states is antiferroelectric. It shows double hysteresis peculiar to dielectric properties and steep threshold characteristics.
【0010】このような反強誘電性液晶を表示素子に用
いるためには、動作温度範囲・応答時間・表示コントラ
ストなどの材料特性を最適化する必要がある。これらの
特性を単一液晶で全て満足させることは困難であり、通
常は数種類の液晶をブレンドして調製される。In order to use such an antiferroelectric liquid crystal in a display device, it is necessary to optimize material characteristics such as an operating temperature range, a response time, and a display contrast. It is difficult to satisfy all of these characteristics with a single liquid crystal, and it is usually prepared by blending several types of liquid crystals.
【0011】しかしながら、こうした反強誘電性液晶表
示素子を実際に使用する場合には、低温側での応答時間
の改善が必要である。すなわち、こうした反強誘電性液
晶表示素子は、低温側での応答時間が動画表示には未だ
充分であるとはいえないために、例えば表示装置内を一
定温度以上に保つために、ヒーターを取り付けるなどの
工夫がなされている。However, when such an antiferroelectric liquid crystal display device is actually used, it is necessary to improve the response time on the low temperature side. That is, in such an antiferroelectric liquid crystal display element, a heater is attached in order to keep the inside of the display device at a certain temperature or higher, for example, because the response time on the low temperature side is not yet sufficient for displaying moving images. Ingenuity has been made.
【0012】こうした反強誘電性液晶表示素子の低温側
における応答時間が遅くなる原因として、相転移による
ものと、粘度上昇によるものが考えられる。低温での相
転移として、SmIA * 相の存在が指摘されている。高西ら
により次式の液晶化合物が SmIA * 相を有することが報
告されている(高西ら、第22回液晶討論会予稿集 p.
313 (1996))。The reason why the response time at the low temperature side of such an antiferroelectric liquid crystal display element is delayed is considered to be a phase transition and a viscosity increase. As a phase transition at low temperature, the presence of SmI A * phase has been pointed out. Takanishi et a liquid crystal compound of the following formula has been reported to have SmI A * phase (Takanishi et al., 22nd LCD Symposium Proceedings p.
313 (1996)).
【0013】[0013]
【化6】 Embedded image
【0014】ここで SmIA * 相は、SmCA * 相のように一
層毎に分子の向きが逆な反強誘電相である。この SmIA
* 相は光学的な見かけの傾き角が SmCA * 相の低温側と
ほぼ同じなのに対して、層間隔は SmA 相の層間隔より
も長くなることがX線回折により確認されている(Y.Ta
kanishi et al. Ferroelectrics 149 135 (1993) )。
また、この SmIA * 相はヘキサティック秩序を有してお
り、層内部での秩序度を表わす相関長が長くなることが
報告されている。Here, the SmI A * phase is an antiferroelectric phase in which the direction of molecules is reversed for each layer, like the SmC A * phase. This SmI A
X-ray diffraction has confirmed that the * phase has an optical apparent tilt angle that is almost the same as the low-temperature side of the SmC A * phase, but the layer spacing is longer than that of the SmA phase (Y. Ta
kanishi et al. Ferroelectrics 149 135 (1993)).
Further, the SmI A * phase has a hex tick order, it has been reported that the correlation length representing the degree of order within the layer becomes longer.
【0015】以上のことから、低温側での応答時間が遅
くなるのは、層内での液晶分子の配向秩序度が上がるた
めに粘度が上昇し、液晶分子が動きにくくなるためであ
ると推測できる。From the above, it is speculated that the response time on the low-temperature side is delayed because the viscosity of the liquid crystal molecules increases due to an increase in the orientational order of the liquid crystal molecules in the layer, and the liquid crystal molecules become difficult to move. it can.
【0016】[0016]
【発明の目的】本発明は、上記したような従来技術に伴
う問題点を解決するためになされたものであり、特に低
温応答性がよい液晶表示素子を形成することができる液
晶組成物を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems associated with the prior art, and particularly provides a liquid crystal composition capable of forming a liquid crystal display device having good low-temperature response. It is intended to be.
【0017】さらに詳しくは本発明は、応答時間の温度
依存性が小さく、室温付近で高速で応答することがで
き、さらに作動温度範囲が広い液晶素子を形成すること
ができる液晶組成物を提供することを目的としている。More specifically, the present invention provides a liquid crystal composition which has a small temperature dependence of response time, can respond at high speed near room temperature, and can form a liquid crystal element having a wide operating temperature range. It is intended to be.
【0018】[0018]
【発明の概要】本発明の反強誘電性液晶組成物は、基材
液晶と、液晶化合物とを含有する反強誘電性液晶組成物
であって、反強誘電相から他の相へと転移する上限温度
をTAF (当該他の相がスメクチックA相の場合には、
TAFはTACに一致する。ここで、TAC はスメクチック
A相とスメクチックC相間の相転移温度である)とした
ときに、TAF−35(℃)以下の温度範囲におけるアレ
ニウスプロットの傾きαにおいて、当該組成物を用いて
得られるα値が上記基材液晶のみを用いたときのα値の
0.8以下の割合となるように液晶化合物が上記基材液
晶に添加されたことを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention is an antiferroelectric liquid crystal composition containing a base liquid crystal and a liquid crystal compound, wherein a transition from an antiferroelectric phase to another phase is performed. The upper limit temperature is T AF (when the other phase is a smectic A phase,
T AF is equal to T AC . Here, T AC is the phase transition temperature between the smectic A phase and the smectic C phase), and the composition is used at a slope α of the Arrhenius plot in a temperature range of T AF -35 (° C.) or less. A liquid crystal compound is added to the base liquid crystal such that the obtained α value is 0.8 or less of the α value when only the base liquid crystal is used.
【0019】また、反強誘電性組成物は、上記の組成物
を10mol%〜60mol%の量で含有されていることが好ま
しい。また、上記基材液晶が、次式[I]で表わされる
化合物群から選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有
することが好ましい。The antiferroelectric composition preferably contains the above composition in an amount of 10 mol% to 60 mol%. Further, it is preferable that the base liquid crystal contains at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula [I].
【0020】[0020]
【化7】 Embedded image
【0021】[ただし、式[I]において、R1は、炭素
数3〜16のアルキル基またはポリフルオロアルキル基
よりなる群より選ばれる1種の基であり(ただし、これ
らの基中に存在する1個、または隣接していない2個以
上の-CH2-基、または-CF2-基は、-O-基で置き換えられ
てもよい)、X1は、-O-基、-COO-基または単結合を表
し、A1およびB1は、それぞれ独立に、[Wherein, in the formula [I], R 1 is one group selected from the group consisting of an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (provided that R 1 is One or two or more non-adjacent —CH 2 — groups or —CF 2 — groups may be replaced by —O— groups), X 1 is a —O— group, —COO -Represents a group or a single bond, wherein A 1 and B 1 are each independently
【0022】[0022]
【化8】 Embedded image
【0023】よりなる群から選ばれる基を表し、R
1*は、不斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜20
の光学活性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結合
した水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を表
わす。] さらに、上記基材液晶において、R1がH(CH2)pO(CH2)q
基(ただし、pは1〜3の整数、qは6〜14の整数で
ある)であることが好ましい。A group selected from the group consisting of
1 * represents 4 to 20 carbon atoms having at least one asymmetric carbon
(A hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom). Further, in the base liquid crystal, R 1 is H (CH 2 ) p O (CH 2 ) q
It is preferable that p is an integer of 1 to 3 and q is an integer of 6 to 14.
【0024】また、上記基材液晶において、X1が-COO-
基であることが好ましい。また、上記液晶化合物が、ス
メクチック層のスメクチックA相とスメクチックC相と
の間の相転移時における層間隔の温度依存性が、次式
[II]で表わされ、かつ、TAC−30(℃)からTAC−
10(℃)の温度範囲(TAC はスメクチックA相とス
メクチックC相間の相転移温度)において、該相転移に
係る層間隔の変化の微分値が0より大きな値である液晶
化合物であることが好ましい。In the base liquid crystal, X 1 is -COO-
It is preferably a group. In addition, the temperature dependence of the layer spacing during the phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase of the smectic layer of the liquid crystal compound is expressed by the following formula [II], and T AC -30 ( ℃) to T AC −
In 10 (° C.) temperature range (T AC is the phase transition temperature of the smectic A phase and smectic C phase), that the differential value of the change in the layer spacing of the said phase transition is a liquid crystal compound is a value greater than zero preferable.
【0025】[0025]
【数2】 (Equation 2)
【0026】[上記式[II]において、LSA はスメクチ
ックA相での層間隔を表わし、LSC はカイラルスメク
チックC相(強誘電相あるいは反強誘電相を含む)での
層間隔を表わす]。[In the above formula [II], L SA represents the layer spacing in the smectic A phase, and L SC represents the layer spacing in the chiral smectic C phase (including the ferroelectric phase or the antiferroelectric phase). .
【0027】さらに、上記反強誘電性液晶組成物におい
て、上記特性を有する液晶化合物が10mol%〜60mol%
の量で含有されていることが好ましい。また、上記液晶
化合物が、次式[III]で表わされる化合物群から選ば
れる少なくとも1種類の化合物であることが好ましい。Further, in the above antiferroelectric liquid crystal composition, a liquid crystal compound having the above-mentioned properties is contained in an amount of 10 mol% to 60 mol%.
Is preferably contained in an amount of Further, it is preferable that the liquid crystal compound is at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula [III].
【0028】[0028]
【化9】 Embedded image
【0029】[上記式[III]において、R2 は、炭素
数1〜16のアルキル基またはポリフルオロアルキル基
を表し(ただし、これらの基中に存在する1個、または
隣接していない2個以上の -CH2-基、または -CF2- 基
は、-O- 基で置き換えられていてもよい)、A2および
B2は、それぞれ独立に、In the above formula [III], R 2 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (provided that one or two non-adjacent groups are present in these groups) The above-mentioned —CH 2 — group or —CF 2 — group may be replaced by —O— group), A 2 and B 2 are each independently
【0030】[0030]
【化10】 Embedded image
【0031】よりなる群から選ばれる基を表し(ただ
し、同時に同じ基が選ばれることはない)、R2*は、不
斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜20の光学活
性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結合した水素
原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を表し、X2
は、-O- 基、-COO- または単結合を表し、Y1〜Y
4 は、それぞれ独立に、HおよびFよりなる群から選ば
れた基であり、かつY1〜Y4 のいずれか1つは必ずF
である]。Represents a group selected from the group consisting of the following groups (however, the same group is not selected at the same time), and R 2 * is an optically active group having 4 to 20 carbon atoms having at least one asymmetric carbon. A hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom), and X 2
Represents a -O- group, -COO- or a single bond, and Y 1 to Y
4 is a group independently selected from the group consisting of H and F, and any one of Y 1 to Y 4 is always F
Is].
【0032】さらに、上記式[I]および[III]におけ
る R1*およびR2*が、Further, R 1 * and R 2 * in the above formulas [I] and [III] are
【0033】[0033]
【化11】 Embedded image
【0034】(ただし、kは2〜5の整数、mは1〜3
の整数、nは2〜8の整数である)よりなる群から選ば
れる一種の基であることが好ましい。本発明に係る液晶
組成物およびこれを用いた液晶素子によれば、応答時間
の温度依存性が単調であるため、室温付近での応答時間
を高速化することが可能であり、動作温度範囲が広いな
どの優れた特性を有する各種デバイスを得ることができ
る。(Where k is an integer of 2 to 5, m is 1 to 3)
And n is an integer of 2 to 8). According to the liquid crystal composition and the liquid crystal element using the same according to the present invention, the temperature dependence of the response time is monotonous, so that the response time near room temperature can be increased, and the operating temperature range is reduced. Various devices having excellent characteristics such as wide characteristics can be obtained.
【0035】[0035]
【発明の具体的説明】本発明に係る反強誘電性液晶組成
物を具体的に説明する。まず、本発明の反強誘電性液晶
組成物は、基材液晶と、液晶化合物とを含有する反強誘
電性液晶組成物である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The antiferroelectric liquid crystal composition according to the present invention will be specifically described. First, the antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention is an antiferroelectric liquid crystal composition containing a base liquid crystal and a liquid crystal compound.
【0036】一般に、多くの液晶は周囲温度が低くなる
と相転移の応答性が悪くなるといった温度依存性を示
す。より詳細には、多くの液晶では、温度TAF から所
定の温度までの間の温度における電場誘起相転移の応答
性(速度、1/tr)と、この所定温度以下での電場誘
起相転移の応答性とが著しく異なる。例えば、1/tr
−1000/Tについてアレニウスプロットを取ると、
図1に示したように、温度TAF および所定温度間での
電場誘起相転移速度の変化(傾き)と、この所定温度以
下での電場誘起相転移速度の変化(傾き)との比が、1
よりも著しく大きくなる。In general, many liquid crystals exhibit temperature dependence such that the responsiveness of the phase transition deteriorates when the ambient temperature decreases. More specifically, in many liquid crystals, the response (speed, 1 / tr) of the electric-field-induced phase transition at a temperature between the temperature T AF and a predetermined temperature, and the response of the electric-field-induced phase transition below this predetermined temperature. Responsiveness is significantly different. For example, 1 / tr
Taking an Arrhenius plot for −1000 / T gives
As shown in FIG. 1, the ratio between the change (slope) of the electric field-induced phase transition speed between the temperature T AF and the predetermined temperature and the change (slope) of the electric field-induced phase transition speed below the predetermined temperature is: 1
Significantly larger than
【0037】このことが、液晶化合物の低温領域での電
場誘起相転移に関する応答速度の低下につながってい
る。したがって、液晶の温度依存性が低い、すなわち所
定温度以下での電場誘起相転移速度の変化(傾き)の値
が小さい方が好ましく、このようにすることで液晶化合
物に低温領域での電場誘起相転移に関する応答速度の低
下を抑えることができる。This leads to a decrease in the response speed of the liquid crystal compound regarding the electric field-induced phase transition in a low temperature region. Therefore, it is preferable that the temperature dependence of the liquid crystal is low, that is, the value of the change (gradient) of the electric field-induced phase transition rate at a predetermined temperature or lower is small. It is possible to suppress a decrease in response speed related to metastasis.
【0038】本発明者等は、鋭意研究した結果、上述の
一般的な液晶化合物を基材液晶、すなわちホスト液晶と
して、これに所定の性質を有する液晶化合物を添加して
組成物とすることで、当該ホスト液晶の低温領域におけ
る温度依存性を改良した液晶組成物を提供できることを
見出した。As a result of extensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned general liquid crystal compound is used as a base liquid crystal, that is, a host liquid crystal, and a liquid crystal compound having predetermined properties is added thereto to form a composition. It has been found that a liquid crystal composition having improved temperature dependence of the host liquid crystal in a low temperature region can be provided.
【0039】そこで、本発明に係る反強誘電性液晶組成
物は、反強誘電相から他の相へと転移する上限温度をT
AF としたときに、TAF−35(℃)未満の温度範囲に
おけるアレニウスプロットの傾きαにおいて、当該組成
物を用いて得られる値αBが、上記基材液晶のみを用い
て得られるときの値αHの0.8以下の割合となる、す
なわちαB/αHが0.8以下、好ましくは0.7以下、
より好ましくは0.6以下となるものである。Accordingly, the antiferroelectric liquid crystal composition according to the present invention has a maximum temperature at which a transition is made from an antiferroelectric phase to another phase.
When AF is used, the value α B obtained by using the composition in the slope α of the Arrhenius plot in a temperature range of less than T AF -35 (° C.) is obtained when only the base liquid crystal is used. is 0.8 or less percentage of values alpha H, namely α B / α H is 0.8 or less, preferably 0.7 or less,
It is more preferably 0.6 or less.
【0040】本発明においては、ホスト液晶のαH値
と、当該ホスト液晶に所定の液晶化合物を添加して得ら
れる液晶組成物のαB値とが上述した関係にあることが
重要である。また、このような関係が成立すると、当該
液晶化合物は、ホスト液晶において応答性が悪くなるよ
うな低温領域であっても、温度依存性が改良されること
になるため、良好な応答性が得られる。In the present invention, it is important that the α H value of the host liquid crystal and the α B value of the liquid crystal composition obtained by adding a predetermined liquid crystal compound to the host liquid crystal have the above-mentioned relationship. In addition, when such a relationship is established, the liquid crystal compound has improved temperature dependence even in a low-temperature region where the response of the host liquid crystal deteriorates, so that good response can be obtained. Can be
【0041】ここで、本発明の液晶組成物は、後述する
ような一般的な性質を有する基材液晶をホスト液晶とし
て、また下記のような特定の性質を有する液晶化合物を
ゲスト液晶として、含有するものである。Here, the liquid crystal composition of the present invention contains a base liquid crystal having general properties as described below as a host liquid crystal and a liquid crystal compound having the following specific properties as a guest liquid crystal. Is what you do.
【0042】すなわち、このようなゲスト液晶は、スメ
クチック層のスメクチックA相とスメクチックC相との
間の相転移時における層間隔の温度依存性が、次式[I
I]で表わされ、かつ、該相転移に係る層間隔の変化が
TAC−30(℃)からTAC−10(℃)の温度範囲(T
AC はスメクチックA相とスメクチックC相の相転移温
度)において、該相転移に係る層間隔の変化の微分値が
0より大きな値である液晶化合物である。That is, in such a guest liquid crystal, the temperature dependence of the layer interval during the phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase of the smectic layer is expressed by the following formula [I
I], and the change in the layer spacing related to the phase transition is in a temperature range (T AC -30 (° C.) to T AC -10 (° C.).
AC is a liquid crystal compound in which the differential value of the change in the layer interval related to the phase transition is greater than 0 at the phase transition temperature of the smectic A phase and the smectic C phase.
【0043】[0043]
【数3】 (Equation 3)
【0044】ただし、上記式[II]において、LSA は
スメクチックA相での層間隔を表わし、LSC はカイラ
ルスメクチックC相(強誘電相あるいは反強誘電相を含
む)での層間隔を表わす。In the above formula [II], L SA represents a layer spacing in a smectic A phase, and L SC represents a layer spacing in a chiral smectic C phase (including a ferroelectric phase or an antiferroelectric phase). .
【0045】なお、「層間隔の温度依存性」とは、スメ
クチック層が、スメクチックA相とスメクチックC相と
の間で相転移するときに、層間隔が変化する現象をい
う。これは、スメクチックA相では長軸が層に対して垂
直になるように液晶分子が配向するのに対し、スメクチ
ックC相では長軸が層の法線方向から傾くように液晶分
子が配向するため、層間隔が異なる両相間での相転移が
行われることにより生じる現象である。The term "temperature dependence of the layer spacing" refers to a phenomenon in which the layer spacing changes when the smectic layer undergoes a phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase. This is because, in the smectic A phase, the liquid crystal molecules are oriented such that the long axis is perpendicular to the layer, whereas in the smectic C phase, the liquid crystal molecules are oriented such that the long axis is inclined from the normal direction of the layer. This is a phenomenon caused by a phase transition between two phases having different layer intervals.
【0046】本発明で用いられる基材液晶は、下記式
[I]で表される化合物群から選ばれる少なくとも1種
類の化合物を含有するものである。The base liquid crystal used in the present invention contains at least one compound selected from the group of compounds represented by the following formula [I].
【0047】[0047]
【化12】 Embedded image
【0048】[ただし、式[I]において、R1は、炭素
数3〜16のアルキル基またはポリフルオロアルキル基
よりなる群より選ばれる1種の基(ただし、これらの基
中に存在する1個、または隣接していない2個以上の-C
H2-基、または-CF2-基は、-O-基で置き換えられてもよ
い)である。[However, in the formula [I], R 1 is a group selected from the group consisting of an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (provided that 1 Or two or more non-adjacent -C
The H 2 — group, or the —CF 2 — group may be replaced by an —O— group).
【0049】ここでR1が炭素数3〜16のアルキル基
である場合には、このアルキル基は、直鎖状、分枝状お
よび脂環状のいずれの形態であってもよいが、R1が直
鎖状のアルキル基である化合物の分子は、まっ直ぐに伸
びた剛直構造をとるため、優れた液晶を性を示す。この
ような直鎖状のアルキル基の具体的な例としては、ヘキ
シル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル
基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキ
サデシル基およびオクタデシル基などを挙げることがで
きる。[0049] where, if R 1 is an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms, the alkyl group, linear or may be in any form of branched and alicyclic but, R 1 Is a straight-chain alkyl group, the compound has a straight and rigid structure, and thus exhibits excellent liquid crystal properties. Specific examples of such linear alkyl groups include hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl and octadecyl. Can be.
【0050】また、R1が炭素数3〜16のポリフルオ
ロアルキル基の例としては、上記のようなアルキル基の
水素原子の一部、もしくはすべてが、F原子で置換され
た基を挙げることができる。Examples of the polyfluoroalkyl group in which R 1 has 3 to 16 carbon atoms include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned alkyl groups have been substituted with F atoms. Can be.
【0051】また、それらの基中に存在する1個、また
は隣接していない2個以上の-CH2-基あるいは-CF2-基
が、-O-基で置き換えられているアルキル基として、10-
メトキシデシルオキシ基、10-エトキシデシルオキシ基
および11-メトキシウンデシルオキシ基などを挙げるこ
とができる。Further, as an alkyl group in which one or two or more non-adjacent —CH 2 — groups or —CF 2 — groups present in those groups are replaced by —O— groups, Ten-
Examples include a methoxydecyloxy group, a 10-ethoxydecyloxy group, and an 11-methoxyundecyloxy group.
【0052】これらの内、R1がH(CH2)pO(CH2)q基(た
だし、pは1〜3の整数、qは6〜14の整数である)
であることがより好ましい。上記式[I]においてX
1は、-O-基、-COO-基よりなる郡から選ばれる基、また
は単結合を表す。これらの内、本発明の基材液晶の場合
には、液晶の特性を考慮すると、X1は、-O-基あるいは
-COO-基であることが好ましい。さらには-COO-基である
ことがより好ましい。Of these, R 1 is an H (CH 2 ) p O (CH 2 ) q group (where p is an integer of 1 to 3 and q is an integer of 6 to 14)
Is more preferable. In the above formula [I], X
1 represents a group selected from the group consisting of —O— and —COO—, or a single bond. Among these, in the case of the substrate liquid crystal of the present invention, in consideration of the characteristics of the liquid crystal, X 1 represents a —O— group or
It is preferably a -COO- group. Further, it is more preferably a —COO— group.
【0053】A1およびB1は、それぞれ独立に、A 1 and B 1 are each independently
【0054】[0054]
【化13】 Embedded image
【0055】よりなる群から選ばれる基を表し、R
1*は、不斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜20
の光学活性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結合
した水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を表
わす。] また、本発明で用いられるゲスト液晶は、次式[III]
で表される液晶化合物である。A group selected from the group consisting of
1 * represents 4 to 20 carbon atoms having at least one asymmetric carbon
(A hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom). The guest liquid crystal used in the present invention has the following formula [III]
Is a liquid crystal compound represented by
【0056】[0056]
【化14】 Embedded image
【0057】[上記式[III]において、R2 は、炭素
数1〜16のアルキル基またはポリフルオロアルキル基
を表し(ただし、これらの基中に存在する1個、または
隣接していない2個以上の -CH2-基、または -CF2- 基
は、-O- 基で置き換えられていてもよい)、A2および
B2は、それぞれ独立に、[In the above formula [III], R 2 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (provided that one or two non-adjacent groups are present in these groups) The above-mentioned —CH 2 — group or —CF 2 — group may be replaced by —O— group), A 2 and B 2 are each independently
【0058】[0058]
【化15】 Embedded image
【0059】よりなる群から選ばれる基を表し(ただ
し、同時に同じ基が選ばれることはない)、R2*は、不
斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜20の光学活
性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結合した水素
原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を表し、X2
は、-O-基、-COO-基よりなる群から選ばれる基、または
単結合を表す。これらのうち、本発明のゲスト液晶の場
合には、液晶の特性を考慮すると、X2 は-O-基あるい
は単結合であることが好ましい。Represents a group selected from the group consisting of the following groups (however, the same group is not selected at the same time), and R 2 * is an optically active group having 4 to 20 carbon atoms having at least one asymmetric carbon. A hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom), and X 2
Represents a group selected from the group consisting of —O— and —COO—, or a single bond. Among them, in the case of the guest liquid crystal of the present invention, X 2 is preferably an —O— group or a single bond in consideration of the characteristics of the liquid crystal.
【0060】Y1〜Y4 は、それぞれ独立に、Hおよび
Fよりなる群から選ばれた基であり、かつY1〜Y4 の
いずれか1つは必ずFである]。Y 1 to Y 4 are each independently a group selected from the group consisting of H and F, and one of Y 1 to Y 4 is always F].
【0061】なお、上記のような特性を有する液晶化合
物として、上記の[III]で表される化合物群から選ば
れる複数の化合物の混合物であってもよい。以下、式
[III]の液晶化合物の例を示す。The liquid crystal compound having the above-mentioned properties may be a mixture of a plurality of compounds selected from the group of compounds represented by the above [III]. Hereinafter, examples of the liquid crystal compound of the formula [III] are shown.
【0062】[0062]
【表1】 [Table 1]
【0063】[0063]
【表2】 [Table 2]
【0064】[0064]
【表3】 [Table 3]
【0065】上記液晶化合物の添加量は、添加する液晶
化合物の物性、反強誘電性液晶またはその液晶組成物の
種類によって異なるので一概には決めることはできない
が、10〜60 mol% 含有することが好ましく、さらに
20〜50 mol% 含有することがより好ましい。The amount of the liquid crystal compound to be added cannot be determined unequivocally because it varies depending on the physical properties of the liquid crystal compound to be added, the type of the antiferroelectric liquid crystal or the type of the liquid crystal composition thereof. And more preferably 20 to 50 mol%.
【0066】また、上記式[I]および[III]における
R1*またはR2*は、それぞれ独立に、次に表される光学
活性基であることが望ましい:R 1 * and R 2 * in the above formulas [I] and [III] are each independently preferably an optically active group represented by the following:
【0067】[0067]
【化16】 Embedded image
【0068】(ただし、kは2〜5の整数、mは1〜3
の整数、nは2〜8の整数である)。具体的な例として
は、-C*H(CF3)-C2H5、-C*H(CF3)-C3H7、-C*H(CF3)-C
4H9、-C *H(CF3)-C5H11、-C*H(CF3)-C6H13、-C*H(CF3)-C
7H15、-C*H(CF3)-C8H17、-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3、-C*H
(CF3)-(CH2)2OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)2OC3H7、-C*H(C
F3)-(CH2)3OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、-C*H(CF3)-
(CH2)3OC3H7、-C*H(CF3)-(CH2)4OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)
4OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)4OC3H7、-C*H(CF3)-(CH2)5OCH
3、-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)5OC3H7、-
C*H(CH3)-C4H9、-C*H(CH3)-C5H11、-C*H(CH3)-C6H13、-
C*H(CH3)-C7H15 および -C*H(CH3)-C8H17 が挙げられ
る。(Where k is an integer of 2 to 5, m is 1 to 3)
And n is an integer of 2 to 8). As a specific example
Is -C*H (CFThree) -CTwoHFive, -C*H (CFThree) -CThreeH7, -C*H (CFThree) -C
FourH9, -C *H (CFThree) -CFiveH11, -C*H (CFThree) -C6H13, -C*H (CFThree) -C
7HFifteen, -C*H (CFThree) -C8H17, -C*H (CFThree)-(CHTwo)TwoOCHThree, -C*H
(CFThree)-(CHTwo)TwoOCTwoHFive, -C*H (CFThree)-(CHTwo)TwoOCThreeH7, -C*H (C
FThree)-(CHTwo)ThreeOCHThree, -C*H (CFThree)-(CHTwo)ThreeOCTwoHFive, -C*H (CFThree)-
(CHTwo)ThreeOCThreeH7, -C*H (CFThree)-(CHTwo)FourOCHThree, -C*H (CFThree)-(CHTwo)
FourOCTwoHFive, -C*H (CFThree)-(CHTwo)FourOCThreeH7, -C*H (CFThree)-(CHTwo)FiveOCH
Three, -C*H (CFThree)-(CHTwo)FiveOCTwoHFive, -C*H (CFThree)-(CHTwo)FiveOCThreeH7,-
C*H (CHThree) -CFourH9, -C*H (CHThree) -CFiveH11, -C*H (CHThree) -C6H13,-
C*H (CHThree) -C7HFifteenAnd -C*H (CHThree) -C8H17Is mentioned
You.
【0069】本発明の液晶組成物は、更には適当な公知
の液晶化合物と組み合わせても使用することができる。
本発明の液晶組成物と組み合わせて液晶温度範囲の広い
液晶組成物を得ることができる。公知の液晶化合物とし
ては、エステル系、ジエステル系、アゾキシ系、アゾ
系、シッフ系、ピリミジン系、ビフェニル系、フェニル
シクロヘキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、
ジオキサン系、あるいはベンゼン環、シクロヘキサン環
よりなる多環化合物系の液晶化合物が挙げられる。The liquid crystal composition of the present invention can be used in combination with an appropriate known liquid crystal compound.
A liquid crystal composition having a wide liquid crystal temperature range can be obtained in combination with the liquid crystal composition of the present invention. Known liquid crystal compounds include ester, diester, azoxy, azo, Schiff, pyrimidine, biphenyl, phenylcyclohexane, cyclohexylcyclohexane,
Examples thereof include a dioxane-based or polycyclic compound-based liquid crystal compound including a benzene ring and a cyclohexane ring.
【0070】本発明の液晶組成物を形成する場合、公知
の二色性色素、光安定化剤あるいは減粘剤を併用するこ
とができる。In forming the liquid crystal composition of the present invention, a known dichroic dye, a light stabilizer or a viscosity reducing agent can be used in combination.
【0071】[0071]
【発明の効果】本発明によれば、一般的な基材液晶に特
定の性質を有する液晶化合物を含有させることで、低温
領域においても応答性が良好な液晶組成物を得ることが
できる。このような液晶組成物は、室温を含む広範な温
度範囲においてスメクチック相を示し、また反強誘電性
液晶組成物として使用することができる。According to the present invention, a liquid crystal composition having good responsiveness even in a low temperature region can be obtained by adding a liquid crystal compound having a specific property to a general base liquid crystal. Such a liquid crystal composition exhibits a smectic phase in a wide temperature range including room temperature, and can be used as an antiferroelectric liquid crystal composition.
【0072】このような本発明の液晶組成物に、さらに
同種および/または他種の液晶物質を配合することによ
り、本発明の液晶材料の反強誘電性を損なうことなく、
チルト角の低下が小さくより安定したコントラストを得
ることができる。By further blending the same type and / or another type of liquid crystal substance with the liquid crystal composition of the present invention, the antiferroelectricity of the liquid crystal material of the present invention can be reduced.
A more stable contrast can be obtained with a small decrease in the tilt angle.
【0073】従って、このような液晶組成物を用いるこ
とにより、広い温度範囲、特に室温付近において高速応
答性を有する液晶素子等を得ることができる。さらに、
このような素子を用いて製造した液晶ディスプレイにお
いては、液晶分子のスイッチング駆動を高速化すること
が可能になるため、ディスプレイを眺めながらの操作時
間を大幅に短縮することができる。このようなディスプ
レイを用いることにより、消費電力の低減を図ることが
できる。Therefore, by using such a liquid crystal composition, it is possible to obtain a liquid crystal element having a high-speed response in a wide temperature range, particularly in the vicinity of room temperature. further,
In a liquid crystal display manufactured using such an element, switching operation of liquid crystal molecules can be performed at high speed, so that the operation time while viewing the display can be significantly reduced. By using such a display, power consumption can be reduced.
【0074】[0074]
【実施例】次に本発明の好ましい態様としての実施例を
示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。Next, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
【0075】液晶セルは、以下の方法で作製した。透明
電極付きの2枚のガラス基板に配向膜として、ポリイミ
ド(低プレチルト角)をスピンコートした後、ラビング
処理を施し、それらをそれぞれのラビング方向が反平行
になるように、2.0μmのギャップで貼り合わせ、セ
ルを組み立てた。The liquid crystal cell was manufactured by the following method. After spin-coating polyimide (low pretilt angle) as an alignment film on two glass substrates with transparent electrodes, a rubbing treatment is performed, and a 2.0 μm gap is applied so that the rubbing directions are antiparallel. To assemble the cell.
【0076】液晶セル中の液晶組成物の応答時間を次の
ようにして測定した。液晶セルを直交する偏光板間に、
液晶の層方向がアナライザーあるいはポーラライザーと
平行になるように設置した。±30Vのパルス電圧を印
加して透過光量の変化をフォトマルチプライヤーにより
測定した。そのときの透過光変化が0%から90%に変
化するのに要する時間を応答時間として定義して、この
応答時間を測定した。The response time of the liquid crystal composition in the liquid crystal cell was measured as follows. The liquid crystal cell is placed between the orthogonal polarizing plates,
The liquid crystal layer direction was set so as to be parallel to the analyzer or the polarizer. A pulse voltage of ± 30 V was applied, and the change in the amount of transmitted light was measured by a photomultiplier. The time required for the change of the transmitted light at that time to change from 0% to 90% was defined as the response time, and the response time was measured.
【0077】スメクチック相の層間隔は以下の方法にし
たがって測定した。カバーガラスに液晶をわずかに載
せ、等方相までになるまで加熱後冷却し、SmA 相になっ
た直後にスパチュラを用いて薄く伸ばした。その他の測
定方法および補正方法は、「第4版実験化学講座第12
巻343〜360頁」に記載されている方法に従ってス
メクチック層の層間隔を測定した。The layer spacing of the smectic phase was measured according to the following method. The liquid crystal was slightly placed on a cover glass, heated until it became an isotropic phase, cooled, and immediately stretched with a spatula immediately after the SmA phase. For other measurement methods and correction methods, refer to “4th Edition
Volume 343-360 ", and the layer spacing of the smectic layer was measured.
【0078】[0078]
【実施例1】下記式[I−1]および[III−1]で示され
る化合物を用いて、表4に示される組成比で混合し、液
晶組成物を調整した。Example 1 A liquid crystal composition was prepared by mixing the compounds represented by the following formulas [I-1] and [III-1] at the composition ratios shown in Table 4.
【0079】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表4に示
す。Using this liquid crystal composition, the SmC A * phase and
Phase transition temperature (° C) between SmA phase and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 4 shows the results.
【0080】[0080]
【化17】 Embedded image
【0081】式[III−1]で示される液晶化合物のスメ
クチック相の層間隔の温度依存性を示すパラメータLSC
/LSA は、図2に示す通りであり、上記式[II]を満
たし、かつ、TAC −30(T−TAC =−30℃)から
TAC −10(T−TAC =−10℃)の温度範囲におけ
る微分値が0よりも大であった。A parameter L SC indicating the temperature dependence of the layer spacing of the smectic phase of the liquid crystal compound represented by the formula [III-1]
/ LSA is as shown in FIG. 2 and satisfies the above formula [II], and is obtained from T AC −30 (T−T AC = −30 ° C.) to T AC −10 (T−T AC = −10). ° C) in the temperature range.
【0082】また、この液晶組成物の電場誘起相転移に
関して、速度定数(1/tr)に対する温度(1000
×1/T)のアレニウスプロットを図3に示す。このア
レニウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範
囲での傾きαが−8.77であった。Further, regarding the electric field induced phase transition of this liquid crystal composition, the temperature (1000) with respect to the rate constant (1 / tr)
Arrhenius plot of (× 1 / T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF -35 ° C. was −8.77.
【0083】なお、この液晶組成物の基材液晶である式
[I−1]で表される化合物のα値は−21.94であ
った。したがって、式[III−1]で表される液晶化合
物を添加することによるα値の変化の割合は0.40で
あった。The α value of the compound represented by the formula [I-1], which is the base liquid crystal of the liquid crystal composition, was −21.94. Therefore, the rate of change of the α value by adding the liquid crystal compound represented by the formula [III-1] was 0.40.
【0084】[0084]
【比較例1】上記式[I−1]および下記式[I−2]で示
される化合物を用いて、表4に示される組成比で混合
し、液晶組成物を調製した。Comparative Example 1 A liquid crystal composition was prepared by mixing the compounds represented by the above formulas [I-1] and [I-2] at the composition ratios shown in Table 4.
【0085】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表4に示
す。Using this liquid crystal composition, the SmC A * phase and
Phase transition temperature (° C) between SmA phase and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 4 shows the results.
【0086】[0086]
【化18】 Embedded image
【0087】式[I−2]で示される液晶化合物のスメク
チック相の層間隔の温度依存性を示すパラメータLSC/
LSA は、図4に示す通りであり、上記式[II]を満た
してはいるもの、TAC −30(T−TAC =−30℃)
からTAC −10(T−TAC=−10℃)の温度範囲で
微分値が0以下となる点が存在した。The parameter L SC / which indicates the temperature dependence of the layer spacing of the smectic phase of the liquid crystal compound represented by the formula [I-2]
L SA is as shown in FIG. 4 and satisfies the above formula [II], T AC −30 (T−T AC = −30 ° C.)
There was a point where the differential value was 0 or less in the temperature range of T AC -10 to (T-T AC = -10 ° C.).
【0088】また、この液晶組成物の電場誘起相転移に
関して、速度定数(1/tr)に対する温度(1000
×1/T)のアレニウスプロットを図3に示す。このア
レニウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範
囲での傾きαが−17.72であった。Further, regarding the electric field induced phase transition of this liquid crystal composition, the temperature (1000) with respect to the rate constant (1 / tr)
Arrhenius plot of (× 1 / T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF -35 ° C. was −17.72.
【0089】なお、上述のように、この液晶組成物の基
材液晶である式[I−1]で表される化合物のβ/α値
は−21.94であった。したがって、式[I−2]で
表される液晶化合物を添加することによるα値の変化の
割合は0.81であった。As described above, the β / α value of the compound represented by the formula [I-1], which is the base liquid crystal of this liquid crystal composition, was −21.94. Therefore, the rate of change of the α value due to the addition of the liquid crystal compound represented by the formula [I-2] was 0.81.
【0090】[0090]
【表4】 [Table 4]
【0091】[0091]
【実施例2】下記式[I−3]および[III−2]で示さ
れる化合物を用いて、表5に示される組成比で混合し、
液晶組成物を調整した。Example 2 Compounds represented by the following formulas [I-3] and [III-2] were mixed at a composition ratio shown in Table 5,
A liquid crystal composition was prepared.
【0092】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表5に示
す。Using this liquid crystal composition, an SmC A * phase and
Phase transition temperature (° C) between SmA phase and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 5 shows the results.
【0093】[0093]
【化19】 Embedded image
【0094】式[III−2]で示される液晶化合物のス
メクチック相の層間隔の温度依存性を示すパラメータL
SC/LSA は、図5に示す通りであり、上記式[II]を
満たし、かつ、TAC −30(T−TAC =−30℃)か
らTAC −10(T−TAC =−10℃)の温度範囲にお
ける微分値が0よりも大であった。A parameter L indicating the temperature dependence of the layer spacing of the smectic phase of the liquid crystal compound represented by the formula [III-2]
SC / LSA is as shown in FIG. 5 and satisfies the above formula [II], and is obtained from T AC −30 (T−T AC = −30 ° C.) to T AC −10 (T−T AC = −). The differential value in the temperature range of 10 ° C.) was larger than 0.
【0095】また、この液晶組成物の電場誘起相転移に
関して、速度定数(1/tr)に対する温度(1000
×1/T)のアレニウスプロットを図6に示す。このア
レニウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範
囲での傾きαが−11.13であった。Further, regarding the electric field induced phase transition of the liquid crystal composition, the temperature (1000) with respect to the rate constant (1 / tr)
Arrhenius plot of (× 1 / T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF -35 ° C. was −11.13.
【0096】なお、この液晶組成物の基材液晶である式
[I−3]で表される化合物のα値は−19.12であ
った。したがって、式[III−2]で表される液晶化合
物を添加することによるα値の変化の割合は0.58で
あった。The α value of the compound represented by the formula [I-3], which is the base liquid crystal of this liquid crystal composition, was -19.12. Therefore, the rate of change of the α value due to the addition of the liquid crystal compound represented by the formula [III-2] was 0.58.
【0097】[0097]
【比較例2】上記式[I−3]および下記式[I−2]で
示される化合物を用いて、表5に示される組成比で混合
し、液晶組成物を調製した。Comparative Example 2 A liquid crystal composition was prepared by mixing the compounds represented by the above formulas [I-3] and [I-2] at the composition ratios shown in Table 5.
【0098】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表5に示
す。Using this liquid crystal composition, an SmC A * phase and
Phase transition temperature (° C) between SmA phase and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 5 shows the results.
【0099】[0099]
【化20】 Embedded image
【0100】式[I−2]で示される液晶化合物のスメク
チック相の層間隔の温度依存性を示すパラメータLSC/
LSA は、図4に示す通りであり、上記式[II]を満た
してはいるもの、TAC −30(T−TAC =−30℃)
からTAC −10(T−TAC=−10℃)の温度範囲で
微分値が0以下となる点が存在した。The parameter L SC / which indicates the temperature dependence of the layer spacing of the smectic phase of the liquid crystal compound represented by the formula [I-2]
L SA is as shown in FIG. 4 and satisfies the above formula [II], T AC −30 (T−T AC = −30 ° C.)
There was a point where the differential value was 0 or less in the temperature range of T AC -10 to (T-T AC = -10 ° C.).
【0101】また、この液晶組成物の電場誘起相転移に
関して、速度定数(1/tr)に対する温度(1000
×1/T)のアレニウスプロットを図6に示す。このア
レニウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範
囲での傾きαが−16.05であった。Regarding the electric field-induced phase transition of this liquid crystal composition, the temperature (1000) with respect to the rate constant (1 / tr)
Arrhenius plot of (× 1 / T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF −35 ° C. was −16.05.
【0102】なお、上述のように、この液晶組成物の基
材液晶である式[I−3]で表される化合物のα値は−
19.12であった。したがって、式[I−2]で表さ
れる液晶化合物を添加することによるα値の変化の割合
は0.84であった。As described above, the α value of the compound represented by the formula [I-3], which is the base liquid crystal of this liquid crystal composition, is −
19.12. Therefore, the rate of change of the α value by adding the liquid crystal compound represented by the formula [I-2] was 0.84.
【0103】[0103]
【表5】 [Table 5]
【0104】[0104]
【実施例3】下記式[I−4]および[III−3]で示さ
れる化合物を用いて、表6に示される組成比で混合し、
液晶組成物を調整した。Example 3 Compounds represented by the following formulas [I-4] and [III-3] were mixed at a composition ratio shown in Table 6,
A liquid crystal composition was prepared.
【0105】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表6に示
す。Using this liquid crystal composition, an SmC A * phase and
Phase transition temperature (° C) between SmA phase and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 6 shows the results.
【0106】[0106]
【化21】 Embedded image
【0107】この液晶組成物の電場誘起相転移に関し
て、速度定数(1/tr)に対する温度(1000×1
/T)のアレニウスプロットを図7に示す。このアレニ
ウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範囲で
の傾きαが−12.04であった。Regarding the electric field-induced phase transition of this liquid crystal composition, the temperature (1000 × 1) with respect to the rate constant (1 / tr)
/ T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF -35 ° C. was −12.04.
【0108】なお、この液晶組成物の基材液晶である式
[I−4]で表される化合物のα値は−17.126で
あった。したがって、式[III−3]で表される液晶化
合物を添加することによるα値の変化の割合は0.70
であった。The α value of the compound represented by the formula [I-4], which is the base liquid crystal of the liquid crystal composition, was -17.126. Therefore, the rate of change of the α value by adding the liquid crystal compound represented by the formula [III-3] is 0.70
Met.
【0109】[0109]
【比較例3】上記式[I−4]および下記式[I−5]で
示される化合物を用いて、表6に示される組成比で混合
し、液晶組成物を調製した。Comparative Example 3 A liquid crystal composition was prepared by mixing the compounds represented by the above formulas [I-4] and [I-5] at the composition ratios shown in Table 6.
【0110】この液晶組成物を用いて、SmCA * 相および
SmA 相間の相転移温度(℃)および SmA 相および Iso
相間の相転移温度(℃)を測定した。結果を表6に示
す。Using this liquid crystal composition, the SmC A * phase and
Phase transition temperature between SmA phase (℃) and SmA phase and Iso
The phase transition temperature between phases (° C.) was measured. Table 6 shows the results.
【0111】[0111]
【化22】 Embedded image
【0112】この液晶組成物の電場誘起相転移に関し
て、速度定数(1/tr)に対する温度(1000×1
/T)のアレニウスプロットを図7に示す。このアレニ
ウスプロットから、温度TAF−35℃未満の温度範囲で
の傾きαが−25.81であった。Regarding the electric field-induced phase transition of this liquid crystal composition, the temperature (1000 × 1) with respect to the rate constant (1 / tr)
/ T) is shown in FIG. From this Arrhenius plot, the slope α in the temperature range below the temperature T AF -35 ° C. was −25.81.
【0113】なお、上述のように、この液晶組成物の基
材液晶である式[I−4]で表される化合物のα値は−
17.126であった。したがって、式[I−5]で表
される液晶化合物を添加することによるα値の変化の割
合は1.51であった。As described above, the α value of the compound represented by the formula [I-4], which is the base liquid crystal of this liquid crystal composition, is −
17.126. Therefore, the ratio of change in α value due to the addition of the liquid crystal compound represented by the formula [I-5] was 1.51.
【0114】[0114]
【表6】 [Table 6]
【図1】図1は、本発明に係る液晶組成物の SmCA * の
電場誘起相転移における速度定数と温度との関係を示す
アレニウスプロットを模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an Arrhenius plot showing a relationship between a rate constant and a temperature in an electric field-induced phase transition of SmC A * of a liquid crystal composition according to the present invention.
【図2】図2は、本発明に係る液晶組成物の実施例1に
おいて用いられるゲスト液晶となる液晶化合物のスメク
チックA相とスメクチックC相との間の相転移時におけ
る層間隔の温度依存性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the layer spacing during the phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase of the liquid crystal compound serving as the guest liquid crystal used in Example 1 of the liquid crystal composition according to the present invention. FIG.
【図3】図3は、本発明に係る液晶組成物の実施例1お
よび比較例1となる組成物でのSmCA * の電場誘起相転移
における速度定数と温度との関係を示すアレニウスプロ
ットを示すグラフである。FIG. 3 is an Arrhenius plot showing a relationship between a rate constant and a temperature in an electric field-induced phase transition of SmC A * in the liquid crystal compositions according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention. It is a graph shown.
【図4】図4は、本発明に係る液晶組成物の比較例1に
おいて用いられるゲスト液晶となる液晶化合物のスメク
チックA相とスメクチックC相との間の相転移時におけ
る層間隔の温度依存性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the temperature dependence of the layer spacing during the phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase of the liquid crystal compound serving as the guest liquid crystal used in Comparative Example 1 of the liquid crystal composition according to the present invention. FIG.
【図5】図5は、本発明に係る液晶組成物の実施例2に
おいて用いられるゲスト液晶となる液晶化合物のスメク
チックA相とスメクチックC相との間の相転移時におけ
る層間隔の温度依存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the temperature dependence of the layer spacing during the phase transition between the smectic A phase and the smectic C phase of the liquid crystal compound serving as the guest liquid crystal used in Example 2 of the liquid crystal composition according to the present invention. FIG.
【図6】図6は、本発明に係る液晶組成物の実施例2お
よび比較例2となる組成物でのSmCA * の電場誘起相転移
における速度定数と温度との関係を示すアレニウスプロ
ットを示すグラフである。FIG. 6 is an Arrhenius plot showing the relationship between the temperature constant and the temperature constant in the electric field-induced phase transition of SmC A * in the liquid crystal compositions according to Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention. It is a graph shown.
【図7】図7は、本発明に係る液晶組成物の実施例3よ
び比較例3となる組成物でのSmCA * の電場誘起相転移に
おける速度定数と温度との関係を示すアレニウスプロッ
トを示すグラフである。FIG. 7 is an Arrhenius plot showing the relationship between the temperature constant and the rate constant in the electric field-induced phase transition of SmC A * in the liquid crystal compositions of Example 3 and Comparative Example 3 of the present invention. It is a graph shown.
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 酒 井 由香里 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 (72)発明者 浜 秀 雄 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 化学株式会社内 Fターム(参考) 4H027 BA07 BD02 BD08 BD20 BD23 BE02 DK08 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 (72) Inventor Sakai Yukari 1190 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsui Chemicals Co., Ltd. In-house (72) Inventor Hideo Hama 1190 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 4H027 BA07 BD02 BD08 BD20 BD23 BE02 DK08
Claims (8)
強誘電性液晶組成物であって、 反強誘電相から他の相へと転移する上限温度をTAF
(当該他の相がスメクチックA相の場合には、TAFはT
ACに一致する。ここで、TAC はスメクチックA相とス
メクチックC相間の相転移温度である)としたときに、
TAF−35(℃)以下の温度範囲におけるアレニウスプ
ロットの傾きαにおいて、当該組成物を用いて得られる
α値が上記基材液晶のみを用いたときのα値の0.8以
下の割合となるように液晶化合物が上記基材液晶に添加
されたことを特徴とする反強誘電性液晶組成物。1. An antiferroelectric liquid crystal composition comprising a base liquid crystal and a liquid crystal compound, wherein an upper limit temperature at which a transition from an antiferroelectric phase to another phase is T AF.
(If the other phase is a smectic A phase, T AF is T
Matches AC . Here, T AC is the phase transition temperature between the smectic A phase and the smectic C phase).
In the slope α of the Arrhenius plot in a temperature range of T AF -35 (° C.) or less, the α value obtained by using the composition is a ratio of 0.8 or less of the α value when only the base liquid crystal is used. An antiferroelectric liquid crystal composition, wherein a liquid crystal compound is added to the base liquid crystal.
れる化合物群から選ばれる少なくとも1種類の化合物を
含有することを特徴とする請求項1に記載の反強誘電性
液晶組成物; 【化1】 [ただし、式[I]において、 R1は、炭素数3〜16のアルキル基またはポリフルオ
ロアルキル基よりなる群より選ばれる1種の基であり
(ただし、これらの基中に存在する1個、または隣接し
ていない2個以上の-CH2-基、または-CF2-基は、-O-基
で置き換えられてもよい)、 X1は、-O-基、-COO-基または単結合を表し、 A1およびB1は、それぞれ独立に、 【化2】 よりなる群から選ばれる基を表し、 R1*は、不斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜2
0の光学活性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結
合した水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を
表わす。]2. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, wherein the base liquid crystal contains at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following formula [I]. ; Embedded image [However, in the formula [I], R 1 is one kind of group selected from the group consisting of an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (however, one of the groups present in these groups) Or two or more non-adjacent —CH 2 — groups, or —CF 2 — groups may be replaced by —O— groups), X 1 is —O—, —COO—, or A 1 and B 1 each independently represent the following: R 1 * represents a group having 4 to 2 carbon atoms having at least one asymmetric carbon atom.
0 represents an optically active group (a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom). ]
(CH2)q基(ただし、pは1〜3の整数、qは6〜14の
整数である)であることを特徴とする請求項2に記載の
反強誘電性液晶組成物。3. In the base liquid crystal, R 1 is H (CH 2 ) p O
(CH 2) q group (wherein, p is an integer of 1 to 3, q is a is 6-14 integer) antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 2, characterized in that a.
あることを特徴とする請求項2に記載の反強誘電性液晶
組成物。4. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 2, wherein in the base liquid crystal, X 1 is a —COO— group.
メクチックA相とスメクチックC相との間の相転移時に
おける層間隔の温度依存性が、次式[II]で表わされ、
かつ、TAC−30(℃)からTAC−10(℃)の温度範
囲(TAC はスメクチックA相とスメクチックC相間の
相転移温度)において、該相転移に係る層間隔の変化の
微分値が0より大きな値である液晶化合物であることを
特徴とする請求項1に記載の反強誘電性液晶組成物; 【数1】 [上記式[II]において、 LSA はスメクチックA相での層間隔を表わし、 LSC はカイラルスメクチックC相(強誘電相あるいは
反強誘電相を含む)での層間隔を表わす]。5. A temperature dependence of a layer interval in a phase transition between a smectic A phase and a smectic C phase of a smectic layer of the liquid crystal compound is represented by the following formula [II]:
In a temperature range of T AC -30 (° C.) to T AC -10 (° C.) (T AC is a phase transition temperature between the smectic A phase and the smectic C phase), a differential value of a change in a layer interval related to the phase transition. 2. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, wherein is a liquid crystal compound having a value greater than 0. [In the above formula [II], L SA represents a layer spacing in a smectic A phase, and L SC represents a layer spacing in a chiral smectic C phase (including a ferroelectric phase or an antiferroelectric phase)].
記特性を有する液晶化合物が10mol%〜60mol%の量で
含有されていることを特徴とする請求項5に記載の反強
誘電性液晶組成物。6. The antiferroelectric liquid crystal according to claim 5, wherein the antiferroelectric liquid crystal composition contains a liquid crystal compound having the above characteristics in an amount of 10 mol% to 60 mol%. Composition.
される化合物群から選ばれる少なくとも1種類の化合物
であることを特徴とする請求項5に記載の反強誘電性液
晶組成物; 【化3】 [上記式[III]において、 R2 は、炭素数1〜16のアルキル基またはポリフルオ
ロアルキル基を表し(ただし、これらの基中に存在する
1個、または隣接していない2個以上の -CH2-基、また
は -CF2- 基は、-O- 基で置き換えられていてもよ
い)、A2およびB2は、それぞれ独立に、 【化4】 よりなる群から選ばれる基を表し(ただし、同時に同じ
基が選ばれることはない)、 R2*は、不斉炭素を少なくとも1個有する炭素数4〜2
0の光学活性基(該光学活性基を構成する炭素原子に結
合した水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい)を
表し、 X2 は、-O- 基、-COO- または単結合を表し、 Y1 〜Y4 は、それぞれ独立に、HおよびFよりなる群
から選ばれた基であり、かつY1 〜Y4 のいずれか1つ
は必ずFである]。7. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 5, wherein the liquid crystal compound is at least one compound selected from a group of compounds represented by the following formula [III]: Chemical formula 3] [In the above formula [III], R 2 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group (provided that one or two or more non-adjacent- The CH 2 -group or the -CF 2 -group may be replaced by an -O- group), A 2 and B 2 each independently represent Represents a group selected from the group consisting of the following groups (however, the same group is not selected at the same time), and R 2 * has 4 to 2 carbon atoms having at least one asymmetric carbon.
X represents an optically active group (a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the optically active group may be replaced by a halogen atom); X 2 represents an —O— group, —COO— or a single bond. , Y 1 to Y 4 are each independently a group selected from the group consisting of H and F, and any one of Y 1 to Y 4 is always F].
1*またはR2*が、 【化5】 (ただし、kは2〜5の整数、mは1〜3の整数、nは
2〜8の整数である)よりなる群から選ばれる一種の基
であることを特徴とする請求項2または7に記載の反強
誘電性液晶組成物。8. R in the formulas [I] and [III]
1 * or R 2 * is (Where k is an integer of 2 to 5, m is an integer of 1 to 3, and n is an integer of 2 to 8), and is a kind of group selected from the group consisting of: 3. The antiferroelectric liquid crystal composition according to item 1.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP24891899A JP2001072973A (en) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | Antiferroelectric liquid crystal composition |
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