JP2013155309A - Liquid crystal element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal element in which a large electroclinic coefficient capable of producing a satisfactory tilt is provided in a wide temperature range.SOLUTION: The liquid crystal element includes: a first substrate; a second substrate; a liquid crystal layer containing a liquid crystal composition, inserted between the first substrate and the second substrate; and an electrode for controlling the liquid crystal layer on at least one side of the substrates, wherein the liquid crystal composition exhibits a smectic A (SmA) phase, contains at least two kinds of liquid crystal compounds and each liquid crystal compound has a smectic C (SmC) phase by itself.

Description

本願発明は液晶TV等の構成部材として有用な液晶素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal element useful as a constituent member of a liquid crystal TV or the like.

強誘電性液晶は現在のネマチック液晶に代わる、次世代高速液晶ディスプレイに用いられる新物質として、1979年R.B.Meyerによる強誘電性の設計・強誘電性液晶発見、1980年初頭、Clark-Lagerwallによる表面安定化による双安定性の報告に始まり、1980〜1990年代、多くの企業がその実現に向けて研究を行ってきた。しかし残念ながら、液晶表示セルとして、電極つきガラス基板間に水平配向を強制した状態での配向不良、動作不良の問題が解決せず、現在ではほとんど撤退を余儀なくされている。
強誘電性液晶(SmC)相、反強誘電性液晶(SmC)相を利用した最近の研究の流れでは、例えば次のようなものがある。
Ferroelectric liquid crystal replaces the current nematic liquid crystal as a new material used in next-generation high-speed liquid crystal display. In 1979, RBMeyer discovered ferroelectric design and ferroelectric liquid crystal, early 1980, surface stability by Clark-Lagerwall. Beginning with reports of bistability due to computerization, many companies have been researching to achieve this in the 1980s and 1990s. Unfortunately, as a liquid crystal display cell, the problem of alignment failure and operation failure in a state in which horizontal alignment is forced between glass substrates with electrodes has not been solved, and now it is almost forced to withdraw.
A recent research flow using a ferroelectric liquid crystal (SmC * ) phase and an antiferroelectric liquid crystal (SmC A ) phase includes, for example, the following.

a) 強誘電性液晶の研究の流れの中で、「高分子安定化強誘電性液晶」という、山口東京理科大:小林駿介先生により発明された技術がある。この技術は、強誘電性液晶中に液晶骨格を持つアクリレートモノマーを混合しておき、水平配向セルを作成した後、UV光を照射することによって、強誘電性液晶の持つ双安定性を潰して、単安定にすることにより配向の乱れが現れることを妨げようとしたものである。双安定性という特徴を失うが、代わりに一様な配向が実現しやすいという利点を持つ(例えば非特許文献1参照)。
一方、近年、日立により開発されたネマチック液晶の水平方向電場による駆動方式(IPS)により、強誘電性液晶もあえて、問題が解決できない水平配向ではなくスメクチックの層がガラス基板に平行になる、垂直配向を用いようとする試みがいくつか試行され始めている。
a) In the research flow of ferroelectric liquid crystals, there is a technology invented by Dr. Keisuke Kobayashi, Yamaguchi Tokyo University of Science, called “polymer-stabilized ferroelectric liquid crystals”. This technology mixes acrylate monomers with a liquid crystal skeleton in a ferroelectric liquid crystal, creates a horizontally aligned cell, and then irradiates UV light to collapse the bistability of the ferroelectric liquid crystal. By trying to be monostable, it is intended to prevent the appearance of disorder of orientation. Although the feature of bistability is lost, there is an advantage that uniform orientation is easily realized instead (see, for example, Non-Patent Document 1).
On the other hand, due to the driving method (IPS) of nematic liquid crystal developed by Hitachi in recent years, ferroelectric liquid crystal is also dared, and the smectic layer is parallel to the glass substrate, not horizontal alignment, which cannot solve the problem. Several attempts to use orientation have begun.

b) 東京工業大学の竹添秀男研究室、ドイツ国ハレ大学のチェルスケ研究室等では、バナナ型(東京工業大学の渡邊順次研究室で発見された。)液晶と呼ばれる液晶分子が作るSmA(スメクチックA)相において、水平配向電場をかけることにより複屈折を誘起しようとする試みがなされている。バナナ型分子のSmA相では、バナナ型分子のバナナの曲がり方向は様々な方向を向いているが、バナナ型分子はバナナの曲がり方向に自発分極を持っている(例えば非特許文献2参照)。したがって、ある程度強い電場をかけると、電場方向に上記の分極が偏在することで、同時にバナナ型分子の持っている屈折率異方性(分子長軸方向ではなく、バナナの曲りに沿った2軸性の短軸側)を誘起し、複屈折による光透過を電場で制御することができる。
問題点としては、バナナ型分子の短軸方向の向きは、基本的にSmA相では熱的にランダムな方向を向こうとしている(=液体、無秩序相である)。これに対してSmC(カイラルスメクチックC)相の場合は、自発的に同じ方向を向こうとしている(=液晶層、秩序相)協同的に小さな力で変化が誘起される。つまり、駆動力は自発分極を使っているので大きいが、基本的には液体中で分子の配向を外場によって誘起するカー効果の変形であるため大きな電場を必要とする。同時に、バナナ型液晶の短軸方向の異方性(バナナの屈曲による)は、分子形状からそれほど大きくなく、誘起される屈折率異方性も小さいのが現状である。また、大きな複屈折を稼ぐためには、大きな駆動電圧を必要としていて実用上に難点がある。
b) In the Hideo Takezoe lab at Tokyo Institute of Technology and the Chelsuke lab at Halle University in Germany, SmA (Smectic A) produced by liquid crystal molecules called banana-shaped liquid crystals (discovered in the Watanabe Sequential Laboratory at Tokyo Institute of Technology). Attempts have been made to induce birefringence in the) phase by applying a horizontally oriented electric field. In the SmA phase of the banana-shaped molecule, the banana bending direction of the banana-shaped molecule is directed in various directions, but the banana-shaped molecule has spontaneous polarization in the banana bending direction (see, for example, Non-Patent Document 2). Therefore, when a strong electric field is applied, the polarization is unevenly distributed in the electric field direction. At the same time, the refractive index anisotropy of the banana-shaped molecule (two axes along the banana curve, not in the molecular long axis direction). The light transmission due to birefringence can be controlled by an electric field.
As a problem, the direction of the short axis direction of the banana-shaped molecule is basically going to be a thermally random direction in the SmA phase (= liquid, disordered phase). On the other hand, in the case of the SmC * (chiral smectic C) phase, the change is induced by a small force cooperatively (= liquid crystal layer, ordered phase) that spontaneously tries to go in the same direction. In other words, the driving force is large because it uses spontaneous polarization, but basically a large electric field is required because it is a deformation of the Kerr effect that induces molecular orientation in the liquid by an external field. At the same time, the anisotropy in the short axis direction (due to the bending of the banana) of the banana-type liquid crystal is not so large from the molecular shape, and the induced refractive index anisotropy is also small at present. Further, in order to obtain a large birefringence, a large driving voltage is required, which is practically difficult.

c) 反強誘電性液晶の螺旋維持状態で常誘電性駆動を用いた方法として、京都大学の高西准教授(本発明の共同研究者)と株式会社日立製作所の共同研究により発明された方法で、2010年に特許出願されている(非特許文献3参照)。強・反強誘電性液晶を液晶セル中に垂直配向にして封入すると、層間でC−ダイレクター(層内での液晶分子が傾いている方向を示すベクトル)が螺旋を描くように回転する(Clark-Lagerwallの方法では、水平配向にすることにより螺旋をほどいていた)。この性質は、コレステリック相と同様に、カイラルな液晶が持つ本質的な性質である。このため、液晶セルを上から見た場合複屈折性を示さない。前述b)のバナナ型液晶の原理では、この状態(電場0)を黒の状態として用いる。ここで前述a)の高分子安定化強誘電性液晶の方法と同様に水平電場を印加すると、反強誘電相では、隣り合う層で自発分極が打ち消されているので、C−ダイレクター方向に向いて傾いている液晶分子の常誘電性の異方性によって、電場方向にC−ダイレクターをそろえるようなトルクが働き、この結果セルを上から見たときに、屈折率の異方性を生じて複屈折により透過光が現れる。本方法では、さらに電場強度を強くすると強誘電状態に転移して、C−ダイレクターが電場と垂直になるようにさらに回転が起こるが、この変形は螺旋をほどくモードとなるため、変形速度が遅くなり液晶表示素子としては、反強誘電性を保った電場強度の領域を用いる。螺旋を維持するねじり力と、電場との力のバランスで連続的なリターデーション変化を調整できる。また、この領域では、10〜100μsecと現在のディスプレイの10〜1000倍の駆動速度を実現できる。
問題点としては、螺旋を維持したまま螺旋の歪を利用して複屈折を発生させているため、バナナ型液晶同様に複屈折の絶対値が小さく、液晶層の厚みを十分にとらないと完全な白・黒を実現できないが、液晶層の厚みを厚くすると、既存のIPS電極では十分な電場がかからない。また、F(強誘電)状態への転移が起きる電場強度以下で駆動しなければならないので、電場によって駆動力を増強することができない。また、駆動電圧も、バナナ型液晶同様、螺旋を歪ませることができるような十分に高い電圧を必要とする。
c) A method invented by a joint research between Associate Professor Takanishi (co-researcher of the present invention) of Kyoto University and Hitachi, Ltd. as a method using paraelectric drive in the spiral maintaining state of the antiferroelectric liquid crystal. In 2010, a patent application was filed (see Non-Patent Document 3). When a strong / antiferroelectric liquid crystal is vertically aligned in a liquid crystal cell and encapsulated, the C-director (a vector indicating the direction in which the liquid crystal molecules in the layer are tilted) rotates between layers to draw a spiral ( Clark-Lagerwall's method used a horizontal orientation to unwind the helix). This property is an essential property of a chiral liquid crystal, like the cholesteric phase. For this reason, birefringence is not shown when the liquid crystal cell is viewed from above. In the above-described principle of the banana type liquid crystal of b), this state (electric field 0) is used as a black state. Here, when a horizontal electric field is applied in the same manner as the polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal of a) described above, in the antiferroelectric phase, the spontaneous polarization is canceled in the adjacent layer, so that the C-director direction is applied. Due to the paraelectric anisotropy of the liquid crystal molecules that are tilted toward, a torque that aligns the C-director in the direction of the electric field works. As a result, when the cell is viewed from above, the refractive index anisotropy is reduced. This occurs and transmitted light appears due to birefringence. In this method, if the electric field strength is further increased, the state is changed to the ferroelectric state, and further rotation occurs so that the C-director is perpendicular to the electric field. As the liquid crystal display element, a region of electric field strength that maintains antiferroelectricity is used. The continuous retardation change can be adjusted by the balance between the torsional force to maintain the spiral and the electric field. In this area, a driving speed of 10 to 100 μsec, which is 10 to 1000 times that of the current display, can be realized.
The problem is that the birefringence is generated using the distortion of the spiral while maintaining the spiral, so the absolute value of the birefringence is as small as the banana-type liquid crystal, and the liquid crystal layer is not thick enough. However, when the thickness of the liquid crystal layer is increased, the existing IPS electrode does not generate a sufficient electric field. In addition, the driving force must not be increased by the electric field because the driving must be performed below the electric field strength at which the transition to the F (ferroelectric) state occurs. Also, the driving voltage needs to be high enough to distort the spiral, like the banana-type liquid crystal.

d) 高分子安定化ブルー相とは、2002年に九州大学の菊池裕嗣氏により発明された技術(例えば特許文献1や、菊池裕嗣、梶山千里・「光学変調素子用液晶材料」、独立行政法人科学技術振興機構を参照)で、ブルー相内にある液晶秩序の欠陥に、重合性の分子を自発的に凝集させ、ブルー相の状態で光重合させることで、ブルー相の温度幅を数十℃も拡大して安定化することに成功したものである。前述a)の高分子安定化液晶相と異なり、重合により高分子化された物質が、液晶相の中で局在的に存在することを特徴とする。しかしながら、高分子安定化ブルー相では、液晶秩序の「欠陥」という、ブルー相など特殊な液晶相にしか存在しない場所をターゲットにして高分子化を行う必要がある。   d) The polymer-stabilized blue phase is a technology invented by Mr. Hiroki Kikuchi of Kyushu University in 2002 (for example, Patent Document 1, Hiroki Kikuchi, Chisato Hiyama, “Liquid Crystal Material for Optical Modulator”, Independent Administrative Institution In the Science and Technology Agency), the temperature range of the blue phase is reduced to several tens by spontaneously agglomerating polymerizable molecules to defects in the liquid crystal order in the blue phase and photopolymerizing in the blue phase state. It has succeeded in expanding and stabilizing ℃. Unlike the polymer-stabilized liquid crystal phase a) described above, a material polymerized by polymerization exists locally in the liquid crystal phase. However, in the polymer-stabilized blue phase, it is necessary to polymerize it by targeting a place where only a special liquid crystal phase such as a blue phase is called a “defect” in the liquid crystal order.

上記の試みは、層内の分子傾きが有限の値を取る秩序相(SmC,SmCなど)において、傾いた分子の偏角(アジマス)方向の運動により光の透過を制御する方法であり、一定の傾きを保ったまま液晶分子11がみかけのコーン12の上を移動するモード(図1(b)参照)をゴールドストーンモードと呼び、C−ダイレクターの運動として記述している。現在の液晶ディスプレイに用いられているネマチック液晶のダイレクターの運動に比べて、このC−ダイレクターの運動(ゴールドストーンモード)は2〜3桁応答速度が速いという特徴を持っている。 The above attempt is a method of controlling the transmission of light by the movement of the tilted molecules in the declination (azimuth) direction in an ordered phase (SmC * , SmC A, etc.) in which the molecular tilt in the layer has a finite value. A mode in which the liquid crystal molecules 11 move on the apparent cone 12 while maintaining a certain inclination (see FIG. 1B) is called a goldstone mode and is described as a C-director motion. Compared to the movement of nematic liquid crystal directors used in current liquid crystal displays, the movement of this C-director (Goldstone mode) has a feature that the response speed is 2 to 3 digits faster.

他方、高温側に隣接するSmA相における電傾効果を利用した、高速な光バルブの動作原理が以前から提唱されている。電傾効果とは、カイラル対称性が破れた系において、自発分極が電場方向に揃うことにより、層内の分子の傾きが誘起される効果である。消光位を層垂直においておけば、チルトの発生に伴い複屈折による透過光が発生する。この液晶分子11の層法線13に対するチルトに関する運動はソフトモード(図1(a)参照)と呼ばれ、高速なゴールドストーンモードに比べてもさらに1〜2桁速い応答速度が期待され、その高速応答性は液晶応用技術の中でも特筆すべきものがある。しかしながら、その結合係数はSmA−SmC相転移点からの温度差に強く依存し、転移点に近くなると結合係数が発散する臨界現象を示すが、転移点から離れた温度ではきわめて小さくなってほとんどチルトを発生しない。
電傾効果の応用については、様々な文献と特許があるが、もともと平均的に分子が傾いていない相(SA相)における誘起秩序(チルト)であるために、その絶対値が小さく実用上問題がある。SmA−SmC相転移点近傍では臨界現象により、大きな結合係数が期待できるが、電傾係数の温度依存性が大きく、安定な表示を行うことができない。
On the other hand, the operation principle of a high-speed light valve using the electroclinic effect in the SmA phase adjacent to the high temperature side has been proposed for some time. The electroclinic effect is an effect in which the tilt of molecules in the layer is induced by aligning the spontaneous polarization in the electric field direction in a system in which chiral symmetry is broken. When the extinction position is perpendicular to the layer, transmitted light due to birefringence is generated with the occurrence of tilt. The movement of the liquid crystal molecules 11 related to the tilt with respect to the layer normal 13 is called a soft mode (see FIG. 1A), and a response speed that is one to two orders of magnitude faster than the high-speed goldstone mode is expected. High-speed response is one of the most notable liquid crystal application technologies. However, the coupling coefficient strongly depends on the temperature difference from the SmA-SmC * phase transition point, and shows a critical phenomenon in which the coupling coefficient diverges near the transition point, but becomes extremely small at temperatures far from the transition point. Does not generate tilt.
There are various literatures and patents regarding the application of the electroclinic effect, but because of the induced order (tilt) in the phase where the molecules are not tilted on average (SA phase), the absolute value is small and practically problematic. There is. SmA-SmC * Although a large coupling coefficient can be expected near the phase transition point due to a critical phenomenon, the temperature dependence of the electroclinic coefficient is large, and stable display cannot be performed.

特許第3779937号公報Japanese Patent No. 3779937

東京理科大学 古江研究室、“高分子安定化液晶”、[online]、2006年、[平成24年1月13日検索]、インターネット<URL: http://www.rs.noda.tus.ac.jp/~furuelab/introduction/ps.html>Tokyo University of Science, Furue Laboratory, “Polymer Stabilized Liquid Crystal”, [online], 2006, [searched on January 13, 2012], Internet <URL: http://www.rs.noda.tus.ac .jp / ~ furuelab / introduction / ps.html> 東京工業大学 竹添・石川研究室、“バナナ形液晶で理想的なディスプレイを開発”、[online]、2006年、[平成24年1月13日検索]、インターネット<URL: http://www.op.titech.ac.jp/lab/Take-Ishi/Japanese/Research/Highlight/jjap.html>Tokyo Institute of Technology, Takezoe and Ishikawa Laboratory, “Developing an ideal display with banana-shaped liquid crystal”, [online], 2006, [searched on January 13, 2012], Internet <URL: http: // www. op.titech.ac.jp/lab/Take-Ishi/Japanese/Research/Highlight/jjap.html> 京都大学 ソフトマター物理学研究室、“反強誘電性液晶の電場応答”、[online]、2011年9月11日、[平成24年1月13日検索]、インターネット<URL: http://softmatter.scphys.kyoto-u.ac.jp/studySCA.html>Kyoto University Soft Matter Physics Laboratory, “Electric field response of antiferroelectric liquid crystal”, [online], September 11, 2011, [Search January 13, 2012], Internet <URL: http: // softmatter.scphys.kyoto-u.ac.jp/studySCA.html>

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、十分なチルトを発生させることができる大きな電傾係数が、広い温度範囲で得られる液晶素子を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal element in which a large electrical gradient coefficient capable of generating a sufficient tilt is obtained in a wide temperature range.

本発明者は、SmA−SmC相転移を示すある種の2種類の液晶化合物の混合系において、中間の濃度領域でInduced SmAと呼ばれる相が安定化され、広い温度範囲でSmA−SmC相転移の臨界現象が起こることを見出した。この混合系では、片側の化合物のSmC相が「hindered(隠された)SmC」相となって、この異常臨界現象を引き起こす。このような混合物では、電傾係数にも同様の影響が現れ、広い温度範囲で一様で大きな電傾係数が得られることを見出し本発明の完成に至った。この異常臨界現象を利用して混合物の材料設計を行い、SmA相における電場誘起チルトを起源とする超高速のソフトモードを利用して液晶表示素子に応用ができる。
すなわち、本発明は、第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、該基板の少なくとも一方には、該液晶層を制御する電極を有する液晶素子であって、該液晶組成物はスメクチックA相を示し、なおかつ少なくとも2種類以上の液晶化合物を含有し、該液晶化合物は単独でそれぞれスメクチックC相を有することを特徴とする液晶素子である。
In the mixed system of two kinds of two kinds of liquid crystal compounds exhibiting the SmA-SmC phase transition, the present inventor stabilizes a phase called Induced SmA in an intermediate concentration region, and exhibits a SmA-SmC phase transition in a wide temperature range. We found that a critical phenomenon occurs. In this mixed system, the SmC phase of the compound on one side becomes the “hindered SmC” phase and causes this abnormal critical phenomenon. In such a mixture, the same effect was exerted on the electroclinic coefficient, and it was found that a uniform and large electroclinic coefficient was obtained in a wide temperature range, and the present invention was completed. The material of the mixture is designed using this anomalous critical phenomenon, and can be applied to a liquid crystal display device using an ultrafast soft mode originating from the electric field induced tilt in the SmA phase.
That is, the present invention includes a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer containing a liquid crystal composition between the first substrate and the second substrate, and at least one of the substrates includes: A liquid crystal element having an electrode for controlling the liquid crystal layer, wherein the liquid crystal composition exhibits a smectic A phase and contains at least two kinds of liquid crystal compounds, each of which has a smectic C phase alone. This is a liquid crystal element.

本発明によれば、十分なチルトを発生させることができる大きな電傾係数を、広い温度範囲で得ることができ、超高速で安定な表示が可能な液晶素子に応用することができる。   According to the present invention, a large electrical gradient coefficient capable of generating a sufficient tilt can be obtained in a wide temperature range, and can be applied to a liquid crystal element capable of stable display at an ultrahigh speed.

(a)ソフトモード、及び(b)ゴールドストーンモードの説明図である。It is explanatory drawing of (a) soft mode and (b) goldstone mode. 液晶組成物の一例(Mixture A)の相図を示すグラフである。It is a graph which shows the phase diagram of an example (Mixture A) of a liquid-crystal composition. 他の液晶組成物(Mixture B)の相図の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the phase diagram of other liquid crystal constituents (Mixture B). 他の液晶組成物(Mixture C)の相図の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the phase diagram of other liquid crystal constituents (Mixture C). SmA−SmC相転移点近傍での層圧縮弾性率Bのクリティカルソフトニング現象の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the critical softening phenomenon of the layer compression elastic modulus B in the vicinity of a SmA-SmC phase transition point. Mixture Aの層圧縮弾性率の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。The schematic diagram explaining the density | concentration and temperature dependence of the layer compression elastic modulus of Mixture A is shown. Mixture Cの層圧縮弾性率の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。The schematic diagram explaining the density | concentration and temperature dependence of the layer compression elastic modulus of Mixture C is shown. Mixture Aの電傾係数の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。The schematic diagram explaining the concentration and temperature dependence of the electroclinic coefficient of Mixture A is shown. Mixture Cの電傾係数の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。The schematic diagram explaining the concentration and temperature dependence of the electroclinic coefficient of Mixture C is shown.

以下、好適な実施の形態に基づいて、本発明を説明する。
図2に、本発明で用いられる液晶組成物の相図の一例を示し、図3及び図4に、他の液晶組成物の相図の一例を示す。これらの相図は、左端に示される第1の液晶化合物と、右端に示される第2の液晶化合物との混合物との分率を横軸φとし、縦軸を温度Tとして表したものである。左端は第1の液晶化合物100%の組成を表し、右端は第2の液晶化合物100%の組成を表し、横軸の中間部は、第1の液晶化合物と第2の液晶化合物との混合物を表す。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments.
FIG. 2 shows an example of a phase diagram of the liquid crystal composition used in the present invention, and FIGS. 3 and 4 show examples of phase diagrams of other liquid crystal compositions. In these phase diagrams, the horizontal axis φ is the fraction of the mixture of the first liquid crystal compound shown at the left end and the second liquid crystal compound shown at the right end, and the temperature T is the vertical axis. . The left end represents the composition of 100% of the first liquid crystal compound, the right end represents the composition of 100% of the second liquid crystal compound, and the middle part of the horizontal axis represents the mixture of the first liquid crystal compound and the second liquid crystal compound. Represent.

図2に示すMixture Aと図3に示すMixture Bとでは、第1の液晶化合物及び第2の液晶化合物はそれぞれ高温側から等方相(Iso)−スメクチックA(SmA)相−スメクチックC(SmC)相を示す。ここで、SmA相は、カイラルスメクチックA(SmA)相を包含するものとし、SmC相は、カイラルスメクチックC(SmC)相や反強誘電性スメクチックC(SmC )相、フェリ誘電性相を包含するものとする。 In the Mixture A shown in FIG. 2 and the Mixture B shown in FIG. 3, the first liquid crystal compound and the second liquid crystal compound are respectively isotropic phase (Iso) -smectic A (SmA) phase-smectic C (SmC) from the high temperature side. ) Phase. Here, the SmA phase includes a chiral smectic A (SmA * ) phase, and the SmC phase includes a chiral smectic C (SmC * ) phase, an antiferroelectric smectic C (SmC A * ) phase, and a ferrielectric property. Phases are to be included.

図3のMixture Bの相図では、同じ液晶相(SmAとSmA、SmCとSmCなど)同士はよく混合し、Iso−SmA−SmC相転移を示す2種類の液晶化合物の混合系では、相転移温度の差を連続的に接続するように、相図が形成される。なお、一般に、2種類の液晶材料を混合すると、同一の液晶相の場合にはよく混合することが、混和試験の原理として知られており、未知の液晶相を同定する際に“相溶性試験”と呼ばれる混合試験により液晶相を同定する原理としても用いられる。図3は、混和試験の原理をよく満たした場合に相当する。事実、実用のネマチック液晶では転移温度や粘度などを調整するため、複数種の液晶材料を混合して使用している。また、SmC相は強誘電性を示す液晶材料として重要であり、複数のSmC(広い意味でSmC)を混合し、材料特性の改善が試みられてきた。 In the phase diagram of Mixture B in FIG. 3, the same liquid crystal phases (SmA and SmA, SmC and SmC, etc.) are mixed well, and in the mixed system of two types of liquid crystal compounds exhibiting the Iso-SmA-SmC phase transition, the phase transition A phase diagram is formed to continuously connect the temperature differences. In general, mixing two types of liquid crystal materials is known to be a good mixing principle in the case of the same liquid crystal phase. It is also used as a principle for identifying a liquid crystal phase by a mixing test called "." FIG. 3 corresponds to a case where the principle of the mixing test is well satisfied. In fact, practical nematic liquid crystals use a mixture of a plurality of liquid crystal materials in order to adjust the transition temperature, viscosity, and the like. Further, the SmC * phase is important as a liquid crystal material exhibiting ferroelectricity, and attempts have been made to improve material properties by mixing a plurality of SmC * s (in a broad sense, SmC).

2つの液晶化合物のSmA−SmC相転移温度が極端に異なる場合や、第2の液晶化合物がSmC相を示さない場合には、図4に示すMixture CのようにSmC相は不安定化され、左端に示される第1の液晶化合物の割合が低下するにつれ、ある濃度を限界に消滅する。図4は、右端に示される第2の液晶化合物のSmA−SmC相転移温度が縦軸の温度範囲より低温側に存在するか、または第2の液晶化合物がSmC相を示さない場合に相当する。   When the SmA-SmC phase transition temperatures of the two liquid crystal compounds are extremely different, or when the second liquid crystal compound does not show the SmC phase, the SmC phase is destabilized as in Mixture C shown in FIG. As the proportion of the first liquid crystal compound shown at the left end decreases, a certain concentration disappears to the limit. FIG. 4 corresponds to the case where the SmA-SmC phase transition temperature of the second liquid crystal compound shown at the right end is lower than the temperature range of the vertical axis, or the second liquid crystal compound does not show the SmC phase. .

これに対して、2種類の液晶化合物共に、類似の温度でSmC相を示すにもかかわらず、図2のMixture Aの相図のように、対称組成(1対1の濃度比)付近では、SmC相が消滅してSmA相が安定化される化合物の組み合わせが存在することが知られており、このSmA相を「Induced(誘起された)SmA相」と呼ぶ。
ここで第1の液晶化合物がリッチな領域、つまり相図の左端をMixture AとMixture Cで比べてみると、ほぼ同じ形で、図2及び図4において第2の液晶化合物の混合によりSmC相が不安定化し、SmA−SmC相転移温度が低下する特徴を示す。両者の違いは、第2の液晶化合物に類似温度でSmC相が有るか無いかの違いである。ここで、本発明者らは、Mixture Aにおける第2の液晶化合物が示すSmC相を「Hindered(隠された)SmC相」と呼ぶことにした。
On the other hand, although both types of liquid crystal compounds show SmC phase at similar temperatures, as shown in the phase diagram of Mixture A in FIG. 2, in the vicinity of a symmetrical composition (one-to-one concentration ratio), It is known that there exists a combination of compounds in which the SmC phase disappears and the SmA phase is stabilized, and this SmA phase is referred to as “Induced SmA phase”.
Here, when comparing the region where the first liquid crystal compound is rich, that is, the left end of the phase diagram between Mixture A and Mixture C, the SmC phase is almost the same in FIG. 2 and FIG. 4 by mixing the second liquid crystal compound. Becomes unstable and the SmA-SmC phase transition temperature decreases. The difference between the two is whether or not the second liquid crystal compound has an SmC phase at a similar temperature. Here, the present inventors decided to call the SmC phase which the 2nd liquid crystal compound in Mixture A shows "Hindered (hidden) SmC phase".

さて、図2、図4で示したMixture AとMixture Cの相図は、第1の液晶化合物がリッチな領域(相図の左端)では熱力学的に類似の形を持ち、偏光顕微鏡観察においてもSmC相、SmA相ともに何ら特徴を見出すことができない。ここで代表発明者は以前より、液晶相の粘弾性的性質を研究しており、SmA−SmC相の転移点近傍で、層圧縮弾性率と呼ばれるスメクチックの層間の圧縮・膨張に関する弾性率がクリティカルソフトニングを起こすことを見出していた(S. Shibahara, J. Yamamoto, Y. Takanishi, K. Ishikawa, H. Takezoe and H. Tanaka, Critical Behavior of Layer Compression Modulus near the Smectic-A-Smectic-Cα* Transition, Phys. Rev. Lett. 85, 1670-1673(2000).)。この現象は、2次相転移であるSmA−SmC転移点近傍では、低温側のSmC相の秩序変数でもある層内分子の傾きを復元する力が発散的に減少することを起源とした臨界現象である。つまり、層に対する分子チルトを変化させることで、層の伸縮変形に容易に応答できる(弾性が弱くなる)ことを表している。   The phase diagrams of Mixture A and Mixture C shown in FIGS. 2 and 4 have thermodynamically similar shapes in the region where the first liquid crystal compound is rich (the left end of the phase diagram). However, no features can be found in both the SmC phase and the SmA phase. Here, the representative inventor has previously studied the viscoelastic properties of the liquid crystal phase, and the elastic modulus related to compression / expansion between smectic layers called the layer compression elastic modulus is critical near the transition point of the SmA-SmC phase. It was found to cause softening (S. Shibahara, J. Yamamoto, Y. Takanishi, K. Ishikawa, H. Takezoe and H. Tanaka, Critical Behavior of Layer Compression Modulus near the Smectic-A-Smectic-Cα * Transition, Phys. Rev. Lett. 85, 1670-1673 (2000).). This phenomenon is a critical phenomenon originated from the divergent decrease in the force that restores the tilt of molecules in the layer, which is also the order parameter of the SmC phase on the low temperature side, near the SmA-SmC transition point, which is the second-order phase transition. It is. That is, by changing the molecular tilt with respect to the layer, it is possible to easily respond to the expansion and contraction of the layer (elasticity becomes weak).

図5に、従来報告された、SmA−SmC相転移点近傍での層圧縮弾性率Bのクリティカルソフトニング現象の一例を示す。図5は、層圧縮弾性率Bの温度依存性を表すもので、層圧縮弾性率Bは、温度が低下するにつれ層圧縮弾性率Bが徐々に増大する(逆に言えば、温度が上昇するにつれ層圧縮弾性率Bが徐々に減少する)傾向を示すが、SmA−SmC相転移温度とSmA−SmC相転移温度より数℃高い温度との間の温度範囲においては、反対に、温度が低下するにつれ層圧縮弾性率Bが急激に減少する(逆に言えば、温度が上昇するにつれ層圧縮弾性率Bが急激に増大する)傾向を示している。これは、高温側で安定なSmA相では液晶分子の長軸方向が層に垂直な配向が安定であるのに対し、低温側で安定なSmC相では液晶分子の長軸方向が層に傾斜する配向が安定化するため、SmA−SmC相転移温度より数℃高い温度またはそれ以下の温度では、液晶分子が層に対する分子チルトを変化させることで、層の伸縮変形に容易に応答でき、層圧縮弾性率Bが減少することを表している。つまり、混合系が現実にSmC相を示さなくても、SmA−SmC相転移の臨界現象がSmA相内で観測でき、臨界温度を推定することができる。ただし、図5の例では、SmA−SmC相転移温度の近傍で層圧縮弾性率Bが減少する温度範囲(臨界温度領域)が5〜10℃程度と狭く、工業的な応用のためには、臨界温度領域を拡大することが必要である。   FIG. 5 shows an example of the critical softening phenomenon of the layer compression elastic modulus B in the vicinity of the SmA-SmC phase transition point reported in the past. FIG. 5 shows the temperature dependency of the layer compression modulus B. The layer compression modulus B gradually increases as the temperature decreases (in other words, the temperature increases). However, in the temperature range between the SmA-SmC phase transition temperature and a temperature several degrees higher than the SmA-SmC phase transition temperature, the temperature decreases on the contrary. Accordingly, the layer compressive elastic modulus B tends to decrease rapidly (in other words, the layer compressive elastic modulus B increases rapidly as the temperature rises). This is because in the SmA phase stable on the high temperature side, the long axis direction of the liquid crystal molecules is stable in the alignment perpendicular to the layer, whereas in the SmC phase stable on the low temperature side, the long axis direction of the liquid crystal molecules is inclined to the layer. Because the alignment is stabilized, the liquid crystal molecules can easily respond to the stretching deformation of the layer by changing the molecular tilt with respect to the layer at a temperature several degrees C. higher or lower than the SmA-SmC phase transition temperature. It represents that the elastic modulus B decreases. That is, even if the mixed system does not actually show the SmC phase, the critical phenomenon of the SmA-SmC phase transition can be observed in the SmA phase, and the critical temperature can be estimated. However, in the example of FIG. 5, the temperature range (critical temperature region) in which the layer compression elastic modulus B decreases near the SmA-SmC phase transition temperature is as narrow as about 5 to 10 ° C., and for industrial applications, It is necessary to expand the critical temperature region.

本発明者らは、SmA−SmC相転移における臨界現象を、粘弾性測定という方法を用いて研究して来た過程で、SmA−SmC相転移を示す2種類の液晶物質のある種の混合系で、臨界温度領域が広い温度範囲に拡大する、異常な臨界現象を発見した。すなわち、図2の相図に示すMixture Aでは、純粋物質や図4の相図に示すMixture Cの場合と異なり、異常な臨界現象を示す。
図6に、Mixture Aの層圧縮弾性率の濃度・温度依存性を説明する模式図を、また、図7に、Mixture Cの層圧縮弾性率の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。図6(a)及び図7(a)は、層圧縮弾性率B、温度T、濃度(組成)φの3軸からなる座標系のT−φ平面に図2及び図4の相図を置き、その相図の上に、φ〜φの3つの組成におけるBのT温度依存性のグラフを重ね合わせたものである。ここで、φは、図2及び図4の左端に示される第1の液晶化合物単独の場合を表し、φ〜φは、第1の液晶化合物を主化合物とし、第2の液晶化合物を副化合物とする混合物を表し、φからφ、φ、φの順で第2の液晶化合物の分率が増加する。
In the process of studying the critical phenomenon in the SmA-SmC phase transition using a method called viscoelasticity measurement, the present inventors have made a certain mixed system of two kinds of liquid crystal substances exhibiting the SmA-SmC phase transition. Then, we discovered an abnormal critical phenomenon where the critical temperature range expands to a wide temperature range. That is, Mixture A shown in the phase diagram of FIG. 2 shows an abnormal critical phenomenon, unlike the case of pure substance and Mixture C shown in the phase diagram of FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the concentration / temperature dependence of the layer compression elastic modulus of Mixture A, and FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the concentration / temperature dependence of the layer compression elastic modulus of Mixture C. . 6 (a) and 7 (a) show the phase diagrams of FIGS. 2 and 4 on the T-φ plane of the coordinate system consisting of the three axes of the layer compression modulus B, temperature T, and concentration (composition) φ. The graph of the T temperature dependence of B in the three compositions φ 0 to φ 3 is superimposed on the phase diagram. Here, phi 0 represents the case of the first liquid crystal compound alone, shown in the left end of FIG. 2 and FIG. 4, phi 1 to [phi] 3 is the first liquid crystal compound as a main compound, a second liquid crystal compound Is a sub-compound, and the fraction of the second liquid crystal compound increases in the order of φ 0 to φ 1 , φ 2 , φ 3 .

図6(b)及び図7(b)に示すように、副化合物の濃度を徐々に増やして、層圧縮弾性率Bの温度依存性をSmA−SmC相転移温度の近傍で測定すると、両者とも該相転移温度(これらの図では、Bが極小を示す温度に相当する。)が低下していくことがわかる。Mixture Cの場合は、図7(b)に示すように、濃度に依存した相転移温度の周りで、通常の臨界現象が観測されるのに対して、Mixture Aでは、図6(b)に示すように、副化合物の濃度を増やすにつれて臨界現象を示す温度領域(臨界領域)が異常に拡大して、広い温度範囲で臨界現象を示す異常性が現れることが分かる。この場合の臨界現象は、SmC相が熱力学的相図の中に保持される限界濃度を超え、相図上ではSmA相だけしか現れないとしても、原理的にはソフトニングが観測されるはずである。   As shown in FIG. 6B and FIG. 7B, when the temperature dependence of the layer compression modulus B is measured in the vicinity of the SmA-SmC phase transition temperature while gradually increasing the concentration of the sub-compound, It can be seen that the phase transition temperature (in these figures, B corresponds to the temperature at which B is minimal) decreases. In the case of Mixture C, as shown in FIG. 7B, a normal critical phenomenon is observed around the phase transition temperature depending on the concentration, whereas in Mixture A, FIG. As shown, it can be seen that as the concentration of the sub-compound increases, the temperature region (critical region) showing the critical phenomenon abnormally expands, and anomaly showing the critical phenomenon appears in a wide temperature range. In this case, the critical phenomenon is that the SmC phase exceeds the limit concentration that is retained in the thermodynamic phase diagram, and even if only the SmA phase appears on the phase diagram, softening should be observed in principle. It is.

この異常な臨界現象を引き起こす物理的なメカニズムについて、本発明者らは仮説ではあるが、主化合物のみならず、副化合物もが単独では、SmC相を示す温度範囲であることから、副化合物が単独であればSmC相を示すという、「Hindered(隠された)SmC相」の存在が、濃度揺らぎや過渡的なSmC構造形成などのダイナミクスを通して、SmA−SmC臨界現象に影響を与えているものと予想している。
また、混合物においてSmA相を示す組成及び温度ではあっても、その温度において、主化合物及び副化合物が、単独では、SmC相を示す範囲内又はSmA−SmC相転移温度よりやや高い臨界領域の範囲内にある。このことから、液晶組成物が全体ではSmA相を示していても、各液晶分子がSmC相のように容易に傾き、分子チルトが変化しやすい状態にあることで、図1(a)に示すように液晶分子11が層法線13に対するチルト角を増減する、ソフトモードの運動が起こりやすいためとも考えられる。
The present inventors hypothesize about the physical mechanism that causes this abnormal critical phenomenon, but not only the main compound but also the sub compound alone is in the temperature range showing the SmC phase. The presence of a “Hindered (hidden) SmC phase”, which indicates the SmC phase if it is used alone, affects the SmA-SmC critical phenomenon through dynamics such as concentration fluctuations and transient SmC structure formation. I expect.
Further, even if the composition and temperature exhibit a SmA phase in the mixture, at that temperature, the main compound and the sub compound alone are within the range indicating the SmC phase or within the critical region range slightly higher than the SmA-SmC phase transition temperature. Is in. From this, even if the liquid crystal composition shows the SmA phase as a whole, each liquid crystal molecule is easily tilted like the SmC phase, and the molecular tilt is easy to change, as shown in FIG. Thus, it is also considered that the liquid crystal molecules 11 tend to increase / decrease the tilt angle with respect to the layer normal line 13 and cause a soft mode motion.

そこで、図2のMixture Aは、特定の温度範囲において、液晶組成物はSmA相を示すが、該液晶組成物に含まれる2種類以上の液晶化合物が単独ではそれぞれSmC相を示すことから、ソフトモードの運動を利用した液晶素子に応用すると、超高速な応答を広い温度範囲で得ることができる。液晶組成物にソフトモードの運動を誘起する方法として、電傾効果を利用する方法が挙げられる。電傾効果(electroclinic effect)とは、カイラル対称性が破れた系において、自発分極が電場方向に揃うことにより、層内の分子の傾きが誘起される効果である。層に関する傾きとはSmC相における秩序変数そのものなので、SmA相において分子の傾きを抑制する力は、SmA−SmC相転移を記述する自由エネルギーの秩序変数に対する変分そのものに対応する。つまり電傾係数は、層圧縮弾性率Bの臨界現象と同様に、2次相転移であるSmA−SmC相転移点の近傍では、チルトの発生を抑制する力の発散的な減少によって、電傾係数χが発散的に大きくなる。先に説明したように、電傾効果を工業的に応用して、本質的に超高速なソフトモードの運動を表示素子に使おうとした場合、従来は、この強い温度依存性が短所となり、また転移点から遠く離れた温度では高電圧を加えない限り十分なチルトは発生しない。   Therefore, Mixture A in FIG. 2 shows that the liquid crystal composition exhibits an SmA phase in a specific temperature range, but two or more kinds of liquid crystal compounds contained in the liquid crystal composition each independently exhibit an SmC phase. When applied to a liquid crystal element using mode motion, an ultrafast response can be obtained in a wide temperature range. As a method for inducing a soft mode motion in the liquid crystal composition, a method utilizing an electroclinic effect may be mentioned. The electroclinic effect is an effect in which, in a system in which chiral symmetry is broken, the inclination of molecules in the layer is induced by spontaneous polarization being aligned in the electric field direction. Since the tilt related to the layer is the order variable itself in the SmC phase, the force to suppress the tilt of the molecule in the SmA phase corresponds to the variation itself of the free energy order variable describing the SmA-SmC phase transition. That is, the electroclinic coefficient is similar to the critical phenomenon of the layer compression modulus B, in the vicinity of the SmA-SmC phase transition point, which is the secondary phase transition, due to the divergent decrease in force that suppresses the occurrence of tilt. The coefficient χ increases divergently. As explained above, when applying the electroclinic effect industrially and trying to use an essentially ultrafast soft mode motion for the display element, this strong temperature dependence has been a disadvantage in the past. At a temperature far from the transition point, sufficient tilt does not occur unless a high voltage is applied.

しかしながら、Mixture AのInduced SmA相に見られる異常な臨界現象は、同じ現象を電傾効果で観測すれば、広い温度範囲で一様で大きな電傾係数を持つことに完全に対応する。図8に、Mixture Aの電傾係数の濃度・温度依存性を説明する模式図を、また、図9に、Mixture Cの電傾係数の濃度・温度依存性を説明する模式図を示す。Mixture Cについては図9に示したように、副化合物の増加と共に単に転移温度が低下するだけで、相似の電傾効果が観測されるが、Mixture Aでは、図8に示すように、幅広い温度範囲で一様で大きな電傾係数が観測される。なお、図8及び図9の縦軸である、χの上に〜を添えた記号:   However, the abnormal critical phenomenon observed in the Induced SmA phase of Mixture A completely corresponds to the fact that the same phenomenon is observed by the electroclinic effect and has a uniform and large electroclinic coefficient over a wide temperature range. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the concentration / temperature dependency of the electric gradient coefficient of Mixture A, and FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the concentration / temperature dependency of the electric gradient coefficient of Mixture C. As for Mixture C, as shown in FIG. 9, a similar electroclinic effect is observed when the transition temperature simply decreases as the secondary compound increases, but in Mixture A, as shown in FIG. A large electric gradient coefficient is observed in the range. In addition, the symbol which added ~ on χ which is the vertical axis | shaft of FIG.8 and FIG.9:

Figure 2013155309
Figure 2013155309

は、層圧縮弾性率Bのソフトニングを含んだ実効的な電傾係数を表す。
Hindered(隠された)SmC相を持つ、Induced(誘起された)SmA相を形成するスメクチック液晶混合物では、SmA−SmC相の臨界領域の拡大により、異常電傾効果を起こす機構を持つことから、そのような液晶混合物を用いることで、ソフトモードを用いた超高速な液晶表示素子を作成する基本技術が得られる。工業的な応用には、よりフラットな温度特性をもち、微小な電場で大きなチルト角を発生する液晶混合物の探索が必要である。様々な材料デザインが可能だと思われるので、有効な物性を示す混合系を得られる可能性は極めて高いと思われる。
Represents an effective electroclinic coefficient including softening of the layer compression modulus B.
A smectic liquid crystal mixture that forms an induced SmA phase with a Hindered SmC phase has a mechanism that causes an anomalous electroclinic effect due to the expansion of the critical region of the SmA-SmC phase. By using such a liquid crystal mixture, a basic technique for producing an ultrafast liquid crystal display element using a soft mode can be obtained. For industrial applications, it is necessary to search for a liquid crystal mixture having a flatter temperature characteristic and generating a large tilt angle with a small electric field. Since it seems that various material designs are possible, it is highly likely that a mixed system showing effective physical properties can be obtained.

この異常な臨界現象を、先に述べた電傾効果と関連させて考えると、SmA相を示す液晶において、SmA−SmC相転移点から遠く離れた温度でも、SmC相への相転移の影響を受け、大きな電傾係数が広い温度範囲で実現されることになり、その物性を表示素子に応用することができる。異常な臨界現象を示す混合系とは、少なくとも2つ又はそれ以上の液晶化合物が共にSmC相を示すにも関わらず、混合系の液晶組成物全体では、SmA相が強く安定化されてSmC相への転移が起こらない「Induced SmA相」と呼ばれる相を示す混合系である。この混合系自体は、強誘電性液晶が精力的に研究されていた十数年前から、その存在が認識されていた。しかしながらこれまでInduced SmA相は、SmC相の実現温度を広げようとして混合を行った結果、SmC相が不安定化してしまう困った性質として扱われていた。後に述べるように、相図の形だけからは、本質的に臨界現象に異常性がみられるかどうかを調べることはできないのである。今回、粘弾性測定という研究により、混合系のSmA−SmC相転移の特徴は、相転移点からの距離とは単なる温度差だけでなく、濃度などの別の物理量やミクロな構造の特徴に依存して変化することが明確に示された。そこで本発明者らは、Induced SmA相では、不安定化した混合物の「Hindered(隠された)SmC」相の存在により、異常な臨界現象が起こり、臨界温度領域が拡大すると結論した。そこで、この異常な臨界現象を応用することにより、幅広い温度範囲で一様で大きな電傾係数をもたらす液晶混合系の材料を設計することができ、図1(a)に示すようなソフトモードでの高速応答が可能な液晶素子、例えば表示素子や光学素子等へ応用することができる。   Considering this abnormal critical phenomenon in relation to the electroclinic effect described above, in the liquid crystal exhibiting the SmA phase, the influence of the phase transition to the SmC phase is observed even at a temperature far from the SmA-SmC phase transition point. As a result, a large electroclinic coefficient is realized in a wide temperature range, and its physical properties can be applied to a display element. The mixed system exhibiting an abnormal critical phenomenon is that the SmA phase is strongly stabilized in the entire liquid crystal composition of the mixed system, even though at least two or more liquid crystal compounds exhibit the SmC phase. It is a mixed system showing a phase called “Induced SmA phase” in which no transition occurs. The existence of this mixed system itself has been recognized for more than ten years before the intensive study of ferroelectric liquid crystals. However, the induced SmA phase has been treated as a troublesome property that the SmC phase becomes unstable as a result of mixing to increase the realization temperature of the SmC phase. As will be described later, it is not possible to investigate whether or not anomalies are inherently found in critical phenomena from the phase diagram alone. This time, the study of viscoelasticity shows that the characteristics of the SmA-SmC phase transition of the mixed system depend not only on the temperature difference from the distance from the phase transition point, but also on other physical quantities such as concentration and microstructural characteristics. It was clearly shown that it changed. Therefore, the present inventors concluded that in the induced SmA phase, an abnormal critical phenomenon occurs due to the presence of the “Hindered SmC” phase of the destabilized mixture, and the critical temperature range is expanded. Therefore, by applying this abnormal critical phenomenon, it is possible to design a liquid crystal mixed material that provides a uniform and large electric gradient coefficient in a wide temperature range, and in a soft mode as shown in FIG. It can be applied to a liquid crystal element capable of high-speed response, such as a display element or an optical element.

液晶材料を2枚の基板間に充填する方法としては、従来の真空注入法、液晶滴下注入法(One Drop Fill)、フレキソ印刷法等が挙げられる。液晶材料を等方相やネマチック相等(より高温で安定な相)に加熱してから注入した後、必要なときに徐冷してネマチック相やスメクチック相等(より低温で安定な相)に相転移させることが好ましい。
第一の基板と第二の基板間に挟持される液晶層を駆動するため、第一の基板と第二の基板のうち少なくとも一方には、該液晶層を制御する電極を有する。
液晶組成物の示すスメクチックA相の層法線が基板に対して略水平である場合には、該電極が発生する電場が基板に対して略垂直であることが好ましい。基板に対して略垂直に電場を印加するには、第一の基板と第二の基板のそれぞれに電極を設けることが好ましい。
液晶組成物の示すスメクチックA相の層法線が基板に対して略垂直である場合には、液晶層を制御する電極が発生する電場が基板に対して略水平であることが好ましい。基板に対して略水平に電場を印加するには、極性の異なる2つの電極を同一の基板に設けることが好ましい。該電極は櫛歯電極であってもよい。
Examples of the method for filling the liquid crystal material between the two substrates include a conventional vacuum injection method, a liquid crystal drop injection method (One Drop Fill), a flexographic printing method, and the like. After injecting the liquid crystal material after heating it to an isotropic phase or nematic phase (higher temperature and more stable phase), and then slowly cooling it when necessary, the phase transitions to a nematic or smectic phase (lower temperature and more stable phase) It is preferable to make it.
In order to drive the liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, at least one of the first substrate and the second substrate has an electrode for controlling the liquid crystal layer.
When the layer normal of the smectic A phase indicated by the liquid crystal composition is substantially horizontal to the substrate, the electric field generated by the electrode is preferably substantially perpendicular to the substrate. In order to apply an electric field substantially perpendicular to the substrate, it is preferable to provide electrodes on each of the first substrate and the second substrate.
When the layer normal of the smectic A phase indicated by the liquid crystal composition is substantially perpendicular to the substrate, the electric field generated by the electrode controlling the liquid crystal layer is preferably substantially horizontal to the substrate. In order to apply the electric field substantially horizontally to the substrate, it is preferable to provide two electrodes having different polarities on the same substrate. The electrode may be a comb electrode.

液晶材料としては、SmC相及びSmA相を有する液晶として、従来公知のビフェニル、ターフェニル、フェニルシクロヘキサン、フェニルビシクロヘキサン、ビフェニリルシクロヘキサン、安息香酸フェニルエステル、安息香酸ビフェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、ビフェニルカルボン酸フェニルエステル、シクロヘキシル安息香酸フェニルエステル、シクロヘキシル安息香酸シクロヘキシルエステル、フェニルピリミジン、ビフェニリルピリミジン、2,5−ジフェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ビフェニリルジオキサン、ジフェニルアセチレン(別名トラン)、1−フェニル−2−シクロヘキシルエタン、1−フェニル−2−ビフェニリルエタン、1−シクロヘキシル−2−ビフェニリルエタン、シアノフェニルエステル、シアノビフェニルエステル、アルキルシアノビフェニル、アルキルシアノターフェニル、アゾキシベンゼンなどを骨格として、いわゆるコア部を形成し、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素など)、シアノ基、エーテル基、エステル基、アリール基等の置換基を有していてもよい液晶化合物などが挙げられる。液晶材料は、誘電率異方性が正のもの、負のもの、いずれも使用可能であり、誘電率異方性が正の液晶化合物と負の液晶化合物を併用することもできる。   As a liquid crystal material, as a liquid crystal having an SmC phase and an SmA phase, conventionally known biphenyl, terphenyl, phenylcyclohexane, phenylbicyclohexane, biphenylylcyclohexane, benzoic acid phenyl ester, benzoic acid biphenyl ester, cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester, Biphenylcarboxylic acid phenyl ester, cyclohexyl benzoic acid phenyl ester, cyclohexyl benzoic acid cyclohexyl ester, phenylpyrimidine, biphenylylpyrimidine, 2,5-diphenylpyrimidine, phenyldioxane, biphenylyldioxane, diphenylacetylene (also known as tolan), 1-phenyl- 2-cyclohexylethane, 1-phenyl-2-biphenylylethane, 1-cyclohexyl-2-biphenylylethane Cyanophenyl ester, cyanobiphenyl ester, alkylcyanobiphenyl, alkylcyanoterphenyl, azoxybenzene etc. are used as the skeleton to form the so-called core, alkyl group, alkoxy group, halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, etc.), cyano And a liquid crystal compound which may have a substituent such as a group, an ether group, an ester group or an aryl group. As the liquid crystal material, either a positive or negative dielectric anisotropy can be used, and a liquid crystal compound having a positive dielectric anisotropy and a negative liquid crystal compound can be used in combination.

液晶材料は、アキラルの液晶化合物でも、キラルの液晶化合物でもよい。キラルな液晶相(キラルネマチック相、キラルスメクチックA相、キラルスメクチックC相など)を得るため、キラルの液晶化合物を用いることもでき、また、アキラルの液晶化合物に非液晶性のキラル化合物を添加することもできる。傾斜スメクチック相、特にスメクチックC相を有する液晶が強誘電性、反強誘電性、又はフェリ誘電性液晶を示すためには、ラセミでない、キラルな系が好ましく、キラルの液晶化合物(液晶性のキラル化合物)又は非液晶性のキラル化合物を含有することが好ましい。これらのキラル化合物に不斉を導入するには、例えばメソゲンの末端の一方又は両方に連結する側鎖のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基等を、分枝又は置換基を有する構造としたり、環式構造中に不斉原子や軸不斉、面不斉を含むものが挙げられる。
不斉原子として不斉炭素を有するキラル化合物も好適に用いられ、このキラル化合物(液晶性であっても非液晶性であってもよい)を含有する液晶組成物は好ましく用いられる。不斉炭素の位置はコア部に近いほうが好ましく、コア部からの直線的な原子数で数えて1〜4の間に不斉炭素があるのが特によい。あるいは、コア部の両側に不斉炭素が存在するのも好ましい。この場合も、コアに近い部分に位置することが特に好ましい。不斉炭素の構造としては、不斉炭素上の置換基がフッ素、メチル基、トリフルオロメチル基を含むものが特に好ましく用いられる。
The liquid crystal material may be an achiral liquid crystal compound or a chiral liquid crystal compound. In order to obtain chiral liquid crystal phases (chiral nematic phase, chiral smectic A phase, chiral smectic C phase, etc.), chiral liquid crystal compounds can also be used, and non-liquid crystalline chiral compounds are added to achiral liquid crystal compounds. You can also. In order for a liquid crystal having a tilted smectic phase, particularly a smectic C phase, to exhibit a ferroelectric, antiferroelectric or ferrielectric liquid crystal, a non-racemic chiral system is preferred, and a chiral liquid crystal compound (liquid crystalline chiral Compound) or a non-liquid crystalline chiral compound. In order to introduce asymmetry into these chiral compounds, for example, a structure having a branched or substituted alkyl group, alkoxy group, alkenyl group, alkoxycarbonyl group, etc. in the side chain linked to one or both of the mesogen ends. And those containing an asymmetric atom, axial asymmetry, or plane asymmetry in the cyclic structure.
A chiral compound having an asymmetric carbon as an asymmetric atom is also preferably used, and a liquid crystal composition containing this chiral compound (which may be liquid crystalline or non-liquid crystalline) is preferably used. The position of the asymmetric carbon is preferably close to the core part, and it is particularly preferable that the asymmetric carbon is present between 1 and 4 counted by the linear number of atoms from the core part. Alternatively, it is also preferable that asymmetric carbon exists on both sides of the core part. Also in this case, it is particularly preferable to be located near the core. As the structure of the asymmetric carbon, those in which the substituent on the asymmetric carbon contains fluorine, a methyl group, or a trifluoromethyl group are particularly preferably used.

液晶組成物が少なくとも一種類以上のフェニルピリミジン骨格をコア部に有する液晶と、少なくとも一種類以上のエステル結合をコア部に有する液晶を含有することが好ましい。エステル結合をコア部に有する液晶としては、例えば、安息香酸フェニルエステル、安息香酸ビフェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、ビフェニルカルボン酸フェニルエステル、シクロヘキシル安息香酸フェニルエステル、シクロヘキシル安息香酸シクロヘキシルエステルなどがあげられる。これらの骨格はハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素など)で置換することもできる。   It is preferable that the liquid crystal composition contains a liquid crystal having at least one kind of phenylpyrimidine skeleton in the core part and a liquid crystal having at least one kind of ester bond in the core part. Examples of the liquid crystal having an ester bond in the core part include benzoic acid phenyl ester, benzoic acid biphenyl ester, cyclohexane carboxylic acid phenyl ester, biphenyl carboxylic acid phenyl ester, cyclohexyl benzoic acid phenyl ester, and cyclohexyl benzoic acid cyclohexyl ester. . These skeletons can also be substituted with halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine, etc.).

液晶組成物が少なくとも一種類以上のモノレイヤーを形成する液晶と、少なくとも一種類以上のバイレイヤーを形成する液晶を含有することも好ましい。
モノレイヤーを形成する液晶化合物としては、液晶化合物の分子両端の側鎖がそれぞれ炭素原子数1〜18のアルキル基(該アルキル基に含まれる1つ以上の−CH−基が、−O−、−CO−、−COO−、−OCOO−、−CH=CH−、−C≡C−で置換されていもよい。)、アルコキシル基、アルケニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、F原子、Cl原子、Br原子、CN基、CF基、OCF基等のいずれかであるものが挙げられる。
バイレイヤーを形成する液晶化合物としては、液晶化合物の分子両端の側鎖の一方がアルキル基、アルコキシル基、アルケニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、F原子、Cl原子、Br原子、CN基、CF基、OCF基等のいずれかであり、分子両端の側鎖の他方が、炭素原子数10〜30のアルキル基(該アルキル基に含まれる1つまたは2つ以上の−CH−基がそれぞれ、−O−、−CO−、−COO−、−OCOO−、−CH=CH−、−C≡C−のいずれかで置換されていてもよい。ただし、酸素原子が相互に直接結合する場合を除く。)であって、その水素原子の8以上、より好ましくは10以上がフッ素原子で置換されている基であることが好ましく、その場合、1又は2以上のフッ素原子で置換されている炭素原子が、該フッ素原子で置換されているアルキル基の中で、好ましくは4つ以上、より好ましくは5つ以上連続している[−(CH2−p−で表される基であって、pは1又は2であり、n≧4のものを含む]ことが好ましい。該フッ素原子で置換されているアルキル基は、その部分構造として、炭素原子数が4以上のペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルキレン基[−(CFF又は−(CF−であってn≧4のもの]を含むことが好ましい。
液晶組成物がモノレイヤーを形成する液晶と、バイレイヤーを形成する液晶を含有する場合、モノレイヤーを形成する液晶を主化合物とすることも、また、バイレイヤーを形成する液晶を主化合物とすることもできる。
It is also preferable that the liquid crystal composition contains a liquid crystal forming at least one monolayer and a liquid crystal forming at least one bilayer.
As the liquid crystal compound forming the monolayer, the side chains at both ends of the liquid crystal compound are each an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms (one or more —CH 2 — group contained in the alkyl group is —O— , -CO-, -COO-, -OCOO-, -CH = CH-, -C≡C-), alkoxyl group, alkenyl group, alkylcarbonyloxy group, alkoxycarbonyl group, F atom , Cl atom, Br atom, CN group, CF 3 group, OCF 3 group and the like.
As the liquid crystal compound forming the bilayer, one of the side chains at both ends of the liquid crystal compound is an alkyl group, alkoxyl group, alkenyl group, alkylcarbonyloxy group, alkoxycarbonyl group, F atom, Cl atom, Br atom, CN group. , CF 3 group, OCF 3 group, etc., and the other of the side chains at both ends of the molecule is an alkyl group having 10 to 30 carbon atoms (one or two or more —CH 2 contained in the alkyl group). -Groups may each be substituted with any of -O-, -CO-, -COO-, -OCOO-, -CH = CH-, -C≡C- provided that the oxygen atoms are mutually Except when directly bonded.) It is preferable that 8 or more, more preferably 10 or more of the hydrogen atoms are groups substituted by fluorine atoms, in which case 1 or 2 or more fluorine atoms In the alkyl group substituted with the fluorine atom, the carbon atom substituted with is preferably 4 or more, more preferably 5 or more consecutive [-(CH2 - pFp ) n It is preferable that p is 1 or 2, and n ≧ 4. The alkyl group substituted with the fluorine atom is, as its partial structure, a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkylene group [— (CF 2 ) n F or — (CF 2 ) n — having 4 or more carbon atoms] n ≧ 4] is preferable.
When the liquid crystal composition contains a liquid crystal that forms a monolayer and a liquid crystal that forms a bilayer, the liquid crystal that forms the monolayer is the main compound, or the liquid crystal that forms the bilayer is the main compound. You can also.

<液晶性化合物>
スメクチックC相を示す液晶性化合物としては、下記の一般式
<Liquid crystal compound>
As a liquid crystalline compound showing a smectic C phase, the following general formula

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、Rは各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−SO−、−SO−O−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はCN基で置き換えられていてもよく、
Zは各々独立に−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−O−SO−、−SO−O−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表し、
Aは各々独立にフェニレン基、シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、ナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基から選択される環式基を表し、前記フェニレン基、ナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つ以上の−CH=基が窒素原子で置き換えられてもよく、前記シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つの隣接していない−CH−基が、−O−及び/又は−S−で置き換えられてもよく、前記環式基の1つ又はそれ以上の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、CN基、NO基、あるいは、1つ又は2つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい、炭素原子数1〜7の有するアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基又はアルコキシカルボニル基で置き換えられていてもよく、
nは1、2、3、4又は5である。)で表される液晶性化合物(LC−0)が好ましい。
(In the formula, each R independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a hydrogen atom or a fluorine atom, and one or two of the alkyl groups are not adjacent to each other; The CH 2 — group is —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—S—, —S—CO—, —O—SO 2 —, —SO. 2 -O—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group, or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms may be replaced by fluorine, chlorine, bromine or CN groups;
Z is each independently —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —O—CO—O—, —CO—N (R a ) —, —N ( R a ) —CO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CF 2 O—, — OCF 2 -, - CF 2 S -, - SCF 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH -, - CF═CH—, —CH═CF—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH═CH—CO—O—, —O—CO—CH═CH— or a single bond, R a in —N (R a ) — or —N (R a ) —CO— represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
A each independently represents a phenylene group, a cyclohexylene group, a dioxolanediyl group, a cyclohexenylene group, a bicyclo [2.2.2] octylene group, a piperidinediyl group, a naphthalenediyl group, a decahydronaphthalenediyl group, or a tetrahydronaphthalenediyl group. Or a cyclic group selected from indanediyl group, wherein the phenylene group, naphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group, or indanediyl group is replaced by a nitrogen atom in one or more —CH═ groups in the ring The cyclohexylene group, dioxolanediyl group, cyclohexenylene group, bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidinediyl group, decahydronaphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group, or indanediyl group is a ring. One or two of Not in contact with -CH 2 - groups may be replaced by -O- and / or -S-, 1 or more hydrogen atoms of the cyclic group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, CN group, NO 2 group, or an alkyl group, alkoxy group, alkylcarbonyl group or alkoxy having 1 to 7 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms may be replaced by a fluorine atom or a chlorine atom May be replaced by a carbonyl group,
n is 1, 2, 3, 4 or 5. The liquid crystalline compound (LC-0) represented by

また、下記の一般式   In addition, the following general formula

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、Rは各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−SO−、−SO−O−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はCN基で置き換えられていてもよく、
Zは各々独立に−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−O−SO−、−SO−O−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表し、
Yは各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は各々独立にハロゲン原子又は炭素原子数1〜9のアルキル基で置換されていてもよく、
Xは各々独立にハロゲン原子、シアノ基、メチル基、メトキシ基、−CF、又は−OCFを表し、
nは各々独立に0〜4の整数を表し、
、n、n及びnは、各々独立に0又は1を表すが、n+n+n+n=1〜4であり、
Cycloは各々独立に炭素原子数3〜10のシクロアルカンを表し、任意に二重結合を有していてもよい。)で表される液晶性化合物(LC−I)〜(LC−III)が好ましい。
(In the formula, each R independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a hydrogen atom or a fluorine atom, and one or two of the alkyl groups are not adjacent to each other; The CH 2 — group is —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—S—, —S—CO—, —O—SO 2 —, —SO. 2 -O—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group, or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms may be replaced by fluorine, chlorine, bromine or CN groups;
Z is each independently —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —O—CO—O—, —CO—N (R a ) —, —N ( R a ) —CO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CF 2 O—, — OCF 2 -, - CF 2 S -, - SCF 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH -, - CF═CH—, —CH═CF—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH═CH—CO—O—, —O—CO—CH═CH— or a single bond, R a in —N (R a ) — or —N (R a ) —CO— represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Each Y independently represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more methylene groups present in the alkylene group have oxygen atoms bonded to each other. Each of them may be independently substituted with -O-, -CO-, -COO- or -OCO- as not directly bonded, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently May be substituted with a halogen atom or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms,
Each X independently represents a halogen atom, a cyano group, a methyl group, a methoxy group, —CF 3 , or —OCF 3 ;
n independently represents an integer of 0 to 4;
n 1 , n 2 , n 3 and n 4 each independently represents 0 or 1, but n 1 + n 2 + n 3 + n 4 = 1 to 4,
Cyclo independently represents a cycloalkane having 3 to 10 carbon atoms, and may optionally have a double bond. The liquid crystal compounds (LC-I) to (LC-III) represented by

ここで、Cycloはシクロヘキサン(シクロへキシレン基)であることが好ましく、例えば下記一般式   Here, Cyclo is preferably cyclohexane (cyclohexylene group), for example, the following general formula:

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、Rは各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−SO−、−SO−O−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はCN基で置き換えられていてもよく、
Zは各々独立に−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−O−SO−、−SO−O−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表し、
Yは各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は各々独立にハロゲン原子又は炭素原子数1〜9のアルキル基で置換されていてもよく、
Xは各々独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、メチル基、メトキシ基、CF基、又はOCF基を表し、
nは各々独立に0〜4の整数を表し、
、n、n及びnは、各々独立に0又は1を表すが、n+n+n+n=1〜4である。)で表される液晶性化合物(LC−I′)〜(LC−III′)が好ましい。
(In the formula, each R independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a hydrogen atom or a fluorine atom, and one or two of the alkyl groups are not adjacent to each other; The CH 2 — group is —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—S—, —S—CO—, —O—SO 2 —, —SO. 2 -O—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group, or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms may be replaced by fluorine, chlorine, bromine or CN groups;
Z is each independently —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —O—CO—O—, —CO—N (R a ) —, —N ( R a ) —CO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CF 2 O—, — OCF 2 -, - CF 2 S -, - SCF 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH -, - CF═CH—, —CH═CF—, —CF═CF—, —C≡C—, —CH═CH—CO—O—, —O—CO—CH═CH— or a single bond, R a in —N (R a ) — or —N (R a ) —CO— represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Each Y independently represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more methylene groups present in the alkylene group have oxygen atoms bonded to each other. Each of them may be independently substituted with -O-, -CO-, -COO- or -OCO- as not directly bonded, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently May be substituted with a halogen atom or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms,
Each X independently represents a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a cyano group, a methyl group, a methoxy group, a CF 3 group, or an OCF 3 group;
n independently represents an integer of 0 to 4;
n 1 , n 2 , n 3, and n 4 each independently represent 0 or 1, but n 1 + n 2 + n 3 + n 4 = 1 to 4. The liquid crystal compounds (LC-I ′) to (LC-III ′) represented by

液晶性を発現するためには、環に対して1,4−置換であることが好ましい。すなわち該液晶性化合物に含まれる環式2価基が1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2,5−ピリミジンジイル基などであることが好ましい。
例えば下記一般式
In order to exhibit liquid crystallinity, the ring is preferably 1,4-substituted. That is, the cyclic divalent group contained in the liquid crystalline compound is preferably a 1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group, a 2,5-pyrimidinediyl group, or the like.
For example, the following general formula

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、R11及びR12は各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表すが、R11とR12が同時にフッ素原子となることはなく、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、又はCN基で置き換えられていてもよく、
11〜X22は各々独立に水素原子、フッ素原子、CF基、又はOCF基を表し、
11〜L14は各々独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CHCH−、−CH=CH−、又は−C≡C−を表し、
Yは各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は各々独立にハロゲン原子又は炭素原子数1〜9のアルキル基で置換されていてもよく、
、b、c、dは各々独立に0又は1の整数を表すが、a+b+c+dは1、2又は3であり、aが0の場合はdは0であり、aが1の場合はcは0であり、cが1の場合はaは0であり、b=c=1の場合はa=d=0であり、
Cycloは各々独立に炭素原子数3〜10のシクロアルカンを表し、任意に二重結合を有していてもよい。)で表される液晶性化合物(LC−Ia)〜(LC−IIIa)が好ましい。
また、下記一般式
(In the formula, each of R 11 and R 12 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or a fluorine atom, but R 11 and R 12 may be simultaneously a fluorine atom. In the alkyl group, one or two non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—. S—, —S—CO—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms in the group may be replaced by fluorine atoms or CN groups;
X 11 to X 22 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a CF 3 group, or an OCF 3 group,
L 11 to L 14 are each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CO—O. -, - O-CO -, - CO-S -, - S-CO -, - O-CO-O -, - CH 2 CH 2 -, - CH = CH-, or -C≡C- represent,
Each Y independently represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more methylene groups present in the alkylene group have oxygen atoms bonded to each other. Each of them may be independently substituted with -O-, -CO-, -COO- or -OCO- as not directly bonded, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently May be substituted with a halogen atom or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms,
a 1 , b 1 , c 1 , and d 1 each independently represent an integer of 0 or 1, but a 1 + b 1 + c 1 + d 1 is 1, 2 or 3, and d 1 when a 1 is 0 Is 0, c 1 is 0 when a 1 is 1, a 1 is 0 when c 1 is 1, and a 1 = d 1 = 0 when b 1 = c 1 = 1 And
Cyclo independently represents a cycloalkane having 3 to 10 carbon atoms, and may optionally have a double bond. The liquid crystalline compounds (LC-Ia) to (LC-IIIa) represented by
In addition, the following general formula

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、R11及びR12は各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表すが、R11とR12が同時にフッ素原子となることはなく、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、又はCN基で置き換えられていてもよく、
環Aは各々1〜4つの水素原子がフッ素原子、CF基、OCF基、又はCN基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい1,4−フェニレン基、又は、1,4−シクロヘキシレン基を表し、
環Bは1〜4つの水素原子がフッ素原子、CF基、OCF基、又はCN基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい1,4−フェニレン基を表し、
環Cは1〜4つの水素原子がフッ素原子、CF基、OCF基、又はCN基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい1,4−シクロヘキシレン基を表し、
Lは各々独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CHCH−、−CH=CH−、又は−C≡C−を表し、
Yは各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良く、該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は各々独立にハロゲン原子又は炭素原子数1〜9のアルキル基で置換されていてもよく、
は0、1、又は2を表し、b、及びcは0、1、又は2の整数を表し、a、b及びcの合計は1、2または3を表す。)で表される液晶性化合物(LC−IV)、
(In the formula, each of R 11 and R 12 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or a fluorine atom, but R 11 and R 12 may be simultaneously a fluorine atom. In the alkyl group, one or two non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—. S—, —S—CO—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms in the group may be replaced by fluorine atoms or CN groups;
Ring A 1 is a 1,4-phenylene group in which 1 to 4 hydrogen atoms are each replaced by a fluorine atom, a CF 3 group, an OCF 3 group, or a CN group, or a plurality of these groups, or 1, Represents a 4-cyclohexylene group,
Ring B 1 represents a 1,4-phenylene group in which 1 to 4 hydrogen atoms may be replaced by a fluorine atom, a CF 3 group, an OCF 3 group, or a CN group, or a plurality of these groups,
Ring C 1 represents a 1,4-cyclohexylene group in which 1 to 4 hydrogen atoms may be replaced by a fluorine atom, a CF 3 group, an OCF 3 group, or a CN group, or a plurality of these groups,
L is each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CO—O—, —O. -CO -, - CO-S - , - S-CO -, - O-CO-O -, - CH 2 CH 2 -, - CH = CH-, or -C≡C- represent,
Each Y independently represents a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more methylene groups present in the alkylene group have oxygen atoms bonded to each other. Each of them may be independently substituted with -O-, -CO-, -COO- or -OCO- as not directly bonded, and one or more hydrogen atoms present in the alkylene group are each independently May be substituted with a halogen atom or an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms,
a 1 represents 0, 1 or 2, b 1 and c 1 represent an integer of 0, 1 or 2, and the sum of a 1 , b 1 and c 1 represents 1 , 2 or 3. Liquid crystal compound (LC-IV) represented by

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、R21及びR22は各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表すが、R21とR22が同時にフッ素原子となることはなく、該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、又はCN基で置き換えられていてもよく、
21〜X27は各々独立に水素原子、フッ素原子、CF基、又はOCF基を表し、
21〜L24は各々独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CHCH−、−CH=CH−、又は−C≡C−を表し、
、b、c及びdは各々独立に0又は1の整数を表すが、a+b+c+dは1、2又は3であり、aが0の場合はdは0であり、aが1の場合はcは0であり、b=c=1の場合はa=d=0である。)で表される液晶性化合物(LC−V)が好ましい。
(In the formula, each of R 21 and R 22 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or a fluorine atom, but R 21 and R 22 may be simultaneously a fluorine atom. In the alkyl group, one or two non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—. S—, —S—CO—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group or —Si (CH 3 ) 2 — may be substituted. One or more hydrogen atoms in the group may be replaced by fluorine atoms or CN groups;
X 21 to X 27 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a CF 3 group, or an OCF 3 group,
L 21 to L 24 are each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CO—O. -, - O-CO -, - CO-S -, - S-CO -, - O-CO-O -, - CH 2 CH 2 -, - CH = CH-, or -C≡C- represent,
a 2 , b 2 , c 2 and d 2 each independently represent an integer of 0 or 1, but a 2 + b 2 + c 2 + d 2 is 1, 2 or 3, and when a 2 is 0, d 2 Is 0, c 2 is 0 when a 2 is 1, and a 2 = d 2 = 0 when b 2 = c 2 = 1. The liquid crystalline compound (LC-V) represented by

フェニルピリミジン系化合物のうち、強誘電性の発現に必要な傾いたスメクチック相を得るため、あるいは、分子の傾き角を大きくするため、もしくは融点を低下させるためには分子の環の部分に置換基として、少なくとも1つ以上のフッ素原子、CF基、あるいはOCF基が導入されることが好ましい。置換基としては形状の小さなフッ素を導入することが、液晶相を安定に保ち、また、高速応答性も保持する面で好ましい。置換基の数は1〜3が好ましい。
粘度が低く高速応答するため、環をつなぐ連結基(−Z−Y−Z−、又は−Y−L−Y−)としては、単結合、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CH=CH−、又は、−C≡C−からなるより選択されることが好ましく、特に、単結合であることが好ましい。分子の局部的な分極を抑制しスイッチング挙動への悪影響を少なくする面でも単結合が好ましい。一方、層構造の安定性を保つための材料としては粘度が高い方が好ましく、その場合には、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−からなるより選択されることが好ましく用いられ、特に、−CO−O−、−O−CO−が好ましく用いられる。
一方、融点を低下させる効果を大きくするという点では、側鎖(R、R11、R12、R21、R22)の一方または両方に水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、イソプロピル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルオキシカルボニルオキシ基を用いることが好ましい。
Among phenylpyrimidine compounds, a substituent is added to the ring portion of the molecule to obtain a tilted smectic phase necessary for the development of ferroelectricity, to increase the tilt angle of the molecule, or to lower the melting point. It is preferable that at least one fluorine atom, CF 3 group, or OCF 3 group is introduced. It is preferable to introduce fluorine having a small shape as a substituent in terms of maintaining a stable liquid crystal phase and maintaining high-speed response. The number of substituents is preferably 1 to 3.
The viscosity is fast response low, the linking group connecting the ring (-Z-Y-Z-, or -Y-L-Y-) as a single bond, -CH 2 O -, - OCH 2 -, - CF It is preferably selected from 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, or —C≡C—, and more preferably a single bond. A single bond is preferable also in terms of suppressing local polarization of the molecule and reducing adverse effects on the switching behavior. On the other hand, as the material for maintaining the stability of the layer structure, it is preferable that the viscosity is high. In this case, from —CO—O—, —O—CO—, —CO—S—, and —S—CO—. It is preferably selected from the above, and in particular, —CO—O— and —O—CO— are preferably used.
On the other hand, in terms of increasing the effect of lowering the melting point, one or both of the side chains (R, R 11 , R 12 , R 21 , R 22 ) have a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group, pentyl group. Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, isopropyl group, alkylcarbonyloxy group, alkyloxycarbonyl group, and alkyloxycarbonyloxy group are preferably used.

Δnを大きくするのに適していて、安定な強誘電性液晶相を示し、かつ、粘度が低く高速応答に適した化合物としては、下記一般式   As a compound suitable for increasing Δn, showing a stable ferroelectric liquid crystal phase, and having a low viscosity and suitable for a high-speed response, the following general formula is used.

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、R21及びR22は各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、水素原子、又はフッ素原子を表し、
該アルキル基中の、1つ又は2つの隣接していない−CH−基は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−SO−、−SO−O−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はCN基で置き換えられていてもよく、
21〜X24は各々独立に水素原子、ハロゲン、シアノ基、メチル基、メトキシ基、CF基、又はOCF基を表し、
環Aはフェニレン基またはシクロヘキシレン基を示し、
Lは各々独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CHCH−、−CH=CH−、又は−C≡C−を表し、
は0、1、又は2を表し、b、及びcは0、1、又は2の整数を表し、a+b+cの合計は1又は2を表し、a=1のときc=0であり、c=1のときa=0である)で表される液晶性化合物(LC−VI)が好ましい。
(Wherein R 21 and R 22 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a hydrogen atom, or a fluorine atom,
In the alkyl group, one or two non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —CO—S—. , —S—CO—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —O—CO—O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group or —Si (CH 3 2 )-may be replaced with one or more hydrogen atoms in the alkyl group may be replaced with a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or a CN group,
X 21 to X 24 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a methyl group, a methoxy group, a CF 3 group, or an OCF 3 group,
Ring A 1 represents a phenylene group or a cyclohexylene group,
L is each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CO—O—, —O. -CO -, - CO-S - , - S-CO -, - O-CO-O -, - CH 2 CH 2 -, - CH = CH-, or -C≡C- represent,
a 1 represents 0, 1, or 2, b 1 and c 1 represent an integer of 0, 1, or 2, the sum of a 1 + b 1 + c 1 represents 1 or 2, and a 1 = 1 The liquid crystal compound (LC-VI) represented by the formula (when c 1 = 0 and when c 1 = 1 is a 1 = 0) is preferable.

上記一般式(LC−I)〜(LC−VI)におけるYは、好ましくは、各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜7のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜5のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)であり、
より好ましくは、各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜3のアルキレン基(該アルキレン基中に存在する1つ又は2つ以上のメチレン基は酸素原子が相互に直接結合しないものとして各々独立に−O−、−CO−、−COO−又は−OCO−で置換されていても良い。)である。
Y in the general formulas (LC-I) to (LC-VI) is preferably each independently a single bond or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms (one or two present in the alkylene group). The above methylene groups may be independently substituted with —O—, —CO—, —COO— or —OCO— as oxygen atoms are not directly bonded to each other.
More preferably, each independently, a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are independent as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other). May be substituted with -O-, -CO-, -COO- or -OCO-.
More preferably, each independently, a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms (one or two or more methylene groups present in the alkylene group are independent as those in which oxygen atoms are not directly bonded to each other). -O-, -CO-, -COO- or -OCO- may be substituted.

TFT駆動に適していて、安定な強誘電性液晶相を示し、かつ、粘度が低く高速応答に適した化合物としては、下記一般式   As a compound suitable for TFT driving, showing a stable ferroelectric liquid crystal phase and having a low viscosity and suitable for a high-speed response, the following general formula

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、eは0又は1を示し、
21〜X26は各々独立に水素原子、又はフッ素原子基を表すが、eが0のときX21〜X24の少なくとも1つはフッ素原子で、eが1のときX21〜X26の少なくとも1つはフッ素原子であり、
21及びR22は各々独立に炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、1つの−CH−基が−O−で置き換えられてもよく、
25は単結合、−CHO−、又は−OCH−を表し、
環Aはフェニレン基またはシクロヘキシレン基を表す。)で表される液晶性化合物(LC−VII)が特に好ましい。
(Wherein e 1 represents 0 or 1,
X 21 to X 26 each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom group. When e 1 is 0, at least one of X 21 to X 24 is a fluorine atom, and when e 1 is 1, X 21 to X 26 At least one of 26 is a fluorine atom;
R 21 and R 22 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and one —CH 2 — group in the alkyl group may be replaced by —O—. Often,
L 25 represents a single bond, —CH 2 O—, or —OCH 2 —.
Ring A 1 represents a phenylene group or a cyclohexylene group. The liquid crystalline compound (LC-VII) represented by

液晶組成物に用いられる液晶性化合物は、上記の(LC−0)、(LC−I)〜(LC−III)、(LC−IV)、(LC−V)、(LC−VI)、(LC−VII)等のいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせで用いてもよい。   The liquid crystal compounds used in the liquid crystal composition are the above (LC-0), (LC-I) to (LC-III), (LC-IV), (LC-V), (LC-VI), ( LC-VII) or any combination of two or more thereof may be used.

<キラル化合物>
本発明に用いられる液晶組成物に含まれるキラル化合物としては、不斉原子をもつ化合物、軸不斉をもつ化合物、面不斉をもつ化合物、アトロプ異性体のいずれでもよく、該キラル化合物は重合性基を有するものでも、重合性基を有しないものでもよい。
不斉原子をもつ化合物において、不斉原子は不斉炭素原子であると立体反転が起こりにくく好ましいが、ヘテロ原子が不斉原子となっていてもよい。不斉原子は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていてもよい。
<Chiral compound>
The chiral compound contained in the liquid crystal composition used in the present invention may be any of a compound having an asymmetric atom, a compound having axial asymmetry, a compound having plane asymmetry, and an atropisomer, and the chiral compound is polymerized. Those having a polymerizable group or those having no polymerizable group may be used.
In a compound having an asymmetric atom, it is preferable that the asymmetric atom is an asymmetric carbon atom because steric inversion hardly occurs, but a hetero atom may be an asymmetric atom. The asymmetric atom may be introduced into a part of the chain structure or may be introduced into a part of the cyclic structure.

該液晶組成物が、不斉原子をもつ化合物として、一般式(IV)   The liquid crystal composition has a general formula (IV) as a compound having an asymmetric atom.

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式(IV)中、R及びRは各々独立に炭素原子数1〜30の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上の隣接していない−CH−基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−O−SO−、−SO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の1つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはCN基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよく、前記アルキル基が縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、前記アルキル基が1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むことができる1つ又は2つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよく、またこれらの環はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよく、
及びRのうちいずれか一方又は両方が不斉原子をもつ基であり、
Zは各々独立に−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表し、
及びAは各々独立にフェニレン基、シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、ナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基から選択される環式基を表し、前記フェニレン基、ナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つ以上の−CH=基が窒素原子で置き換えられてもよく、前記シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つの隣接していない−CH−基が、−O−及び/又は−S−で置き換えられてもよく、前記環式基の1つ又はそれ以上の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、CN基、NO基、あるいは、1つ又は2つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい、炭素原子数1〜7の有するアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基又はアルコキシカルボニル基で置き換えられていてもよく、
mは1、2、3、4又は5である。)で表される光学活性化合物が好ましい。
(In formula (IV), R 1 and R 2 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a hydrogen atom or a fluorine atom, and one or two of the alkyl groups When two or more non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —NH—, —N (CH 3 ) —, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, — O—CO—O—, —S—CO—, —CO—S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CH═CH—, —C≡C—, cyclopropylene group or — Si (CH 3 ) 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be replaced by a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or a CN group, The alkyl group may include a condensed or spirocyclic system, and the alkyl group may be It may contain one or more aromatic or aliphatic rings that may contain one or more heteroatoms, and these rings are optionally substituted with alkyl groups, alkoxy groups, halogens You may,
Either one or both of R 1 and R 2 is a group having an asymmetric atom,
Z is each independently —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —O—CO—O—, —CO—N (R a ) —, —N ( R a ) —CO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 S—, —SCF 2 , -CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH -, - CF = CH -, - CH = CF -, - CF = CF—, —C≡C—, —CH═CH—CO—O—, —O—CO—CH═CH— or a single bond, —CO—N (R a ) — or —N (R a ) R a in —CO— represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
A 1 and A 2 are each independently a phenylene group, cyclohexylene group, dioxolanediyl group, cyclohexenylene group, bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidinediyl group, naphthalenediyl group, decahydronaphthalenediyl group, Represents a cyclic group selected from a tetrahydronaphthalenediyl group or an indanediyl group, wherein the phenylene group, naphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group, or indanediyl group has one or more —CH═ groups in the ring. May be replaced by a nitrogen atom, the cyclohexylene group, dioxolanediyl group, cyclohexenylene group, bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidinediyl group, decahydronaphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group, or Indandiyl group is 1 in the ring Or two non-adjacent -CH 2 - groups may be replaced by -O- and / or -S-, 1 or more hydrogen atoms of the cyclic group, a fluorine atom, a chlorine atom , A bromine atom, a CN group, a NO 2 group, or an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, an alkoxy group, an alkyl, in which one or more hydrogen atoms may be replaced by a fluorine atom or a chlorine atom May be replaced by a carbonyl group or an alkoxycarbonyl group,
m is 1, 2, 3, 4 or 5. ) Is preferred.

上記一般式(IV)においてR及びRの両方がキラルな基である、ジキラル化合物がより好ましい。ジキラル化合物の具体例として、下記一般式(IV−a1)から(IV−a11)で表される化合物が挙げられる。 A dichiral compound in which both R 1 and R 2 in the general formula (IV) are chiral groups is more preferable. Specific examples of the dichiral compound include compounds represented by the following general formulas (IV-a1) to (IV-a11).

Figure 2013155309
Figure 2013155309

Figure 2013155309
Figure 2013155309

Figure 2013155309
Figure 2013155309

一般式(IV−a1)から(IV−a11)において、Rは、各々独立に炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上の隣接していない−CH−基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−O−SO−、−SO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の1つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはCN基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよい。重合性基としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
また、X及びXは、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、シアノ基、フェニル基(該フェニル基の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよい。)、メチル基、メトキシ基、−CF、又は−OCFであることが好ましい。ただし、一般式(IV−a3)及び(IV−a8)において、*を付した位置が不斉原子となるためには、XはXと異なる基が選択される。
また、nは0〜20の整数である。
一般式(IV−a4)及び(IV−a9)におけるRは、水素原子又はメチル基が好ましい。
一般式(IV−a5)及び(IV−a10)におけるQは、メチレン基、イソプロピリデン基、シクロヘキシリデン基などの二価の炭化水素基が挙げられる。
一般式(IV−a11)におけるkは、0〜5の整数である。
In the general formulas (IV-a1) to (IV-a11), each R 3 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two of the alkyl groups When two or more non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —NH—, —N (CH 3 ) —, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, — O—CO—O—, —S—CO—, —CO—S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CH═CH—, —C≡C—, cyclopropylene group or — Si (CH 3 ) 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be replaced by a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or a CN group, May be. Examples of the polymerizable group include a vinyl group, an allyl group, and a (meth) acryloyl group.
X 3 and X 4 are each a halogen atom (F, Cl, Br, I), a cyano group, a phenyl group (one or more arbitrary hydrogen atoms of the phenyl group are halogen atoms (F, Cl, Br, I), optionally substituted with a methyl group, a methoxy group, —CF 3 , —OCF 3 ), a methyl group, a methoxy group, —CF 3 , or —OCF 3 . However, in general formulas (IV-a3) and (IV-a8), in order for the position marked with * to be an asymmetric atom, a group different from X 3 is selected for X 4 .
Moreover, n 3 is an integer of 0 to 20.
R 5 in the general formulas (IV-a4) and (IV-a9) is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Examples of Q in the general formulas (IV-a5) and (IV-a10) include divalent hydrocarbon groups such as a methylene group, an isopropylidene group, and a cyclohexylidene group.
K in general formula (IV-a11) is an integer of 0-5.

より好ましい例示として、R=C,C13,C17などの炭素原子数4〜8の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基が挙げられる。また、XとしてはCHが好ましい。 More preferable examples include linear or branched alkyl groups having 4 to 8 carbon atoms such as R 3 = C 4 H 9 , C 6 H 13 , C 8 H 17 and the like. X 3 is preferably CH 3 .

一般式(IV)及び(IV−a1)〜(IV−a11)における部分構造式、−A−(Z−A−は、より好ましくは、下記一般式(IV−b) The partial structural formulas in the general formulas (IV) and (IV-a1) to (IV-a11), -A 1- (ZA 2 ) m -are more preferably the following general formula (IV-b)

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式中、環A、B、Cは、各々独立にフェニレン基、シクロヘキシレン基又はナフタレンジイル基であり、これらの基においてベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。Zの定義は式(IV)におけるのと同じである。)であり、さらに好ましくは、下記一般式(IV−b1)〜(IV−b6) (In the formula, rings A, B and C are each independently a phenylene group, a cyclohexylene group or a naphthalenediyl group, and in these groups, any one or two or more arbitrary hydrogen atoms of the benzene ring are halogen atoms. An atom (F, Cl, Br, I), a methyl group, a methoxy group, —CF 3 , —OCF 3 , and any one or more carbon atoms of the benzene ring may be a nitrogen atom The definition of Z is the same as in formula (IV).), More preferably, the following general formulas (IV-b1) to (IV-b6)

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(ただし、これらの式(IV−b1)〜(IV−b6)においてベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。Zの定義は式(IV)におけるのと同じである。)が挙げられる。信頼性の面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環よりもベンゼン環やシクロヘキサン環の方が好ましい。誘電率異方性を大きくするという面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環を有する化合物を使うことが良いが、その場合には化合物の持つ分極性が比較的大きく、ベンゼン環やシクロヘキサン環等の炭化水素環である場合には、化合物の持つ分極性が低い。このため、キラル化合物の分極性に応じて、適切な含有量を選択することが好ましい。 (However, in these formulas (IV-b1) to (IV-b6), any one or two or more arbitrary hydrogen atoms of the benzene ring are halogen atoms (F, Cl, Br, I), methyl groups, A methoxy group, —CF 3 , —OCF 3 may be substituted, and any one or more carbon atoms of the benzene ring may be substituted with a nitrogen atom. The same as in IV)). In terms of reliability, a benzene ring or a cyclohexane ring is preferable to a heterocyclic ring such as a pyridine ring or a pyrimidine ring. In terms of increasing the dielectric anisotropy, it is preferable to use a compound having a heterocyclic ring such as a pyridine ring or a pyrimidine ring. In this case, the polarizability of the compound is relatively large, such as a benzene ring or a cyclohexane ring. In the case of a hydrocarbon ring such as a compound, the polarizability of the compound is low. For this reason, it is preferable to select an appropriate content according to the polarizability of the chiral compound.

また、液晶組成物に用いられるキラル化合物としては、軸不斉を有する化合物又はアトロプ異性体を用いることもできる。
軸不斉とは、下記に示すアレン誘導体や、
Moreover, as a chiral compound used for a liquid-crystal composition, the compound or atropisomer which has axial asymmetry can also be used.
Axis asymmetry is an allene derivative shown below,

Figure 2013155309
Figure 2013155309

下記に示すビフェニル誘導体など、   The biphenyl derivatives shown below,

Figure 2013155309
Figure 2013155309

結合軸の回転が妨げられている化合物中、軸の一端側で置換基X及びYが互いに異なり、軸のもう一端側でも置換基X及びYが互いに異なることで発現する。なお、ビフェニル誘導体など、結合軸の回転が立体障害などの影響によって妨げられる場合をアトロプ異性という。 In a compound in which rotation of the bond axis is prevented, the substituents X a and Y a are different from each other on one end side of the axis, and the substituents X b and Y b are different from each other on the other end side of the axis. A case where rotation of the bond axis is hindered by the influence of steric hindrance such as a biphenyl derivative is called atropisomerism.

キラル化合物に用いられる軸不斉をもつ化合物としては、例えば、   Examples of compounds having axial asymmetry used for chiral compounds include:

Figure 2013155309
Figure 2013155309

が挙げられる。式(IV−c1)及び(IV−c2)中、X61とY61、X62とY62は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、X61、X62、Y61、Y62は、各々独立にCH、C=O、O、N、S、P、B、Siのいずれかを表す。また、N、P、B、Siである場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
61及びE62は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。
Is mentioned. In formulas (IV-c1) and (IV-c2), at least one of X 61 and Y 61 , X 62 and Y 62 is present, and X 61 , X 62 , Y 61 and Y 62 are Each independently represents CH 2 , C═O, O, N, S, P, B, or Si. In the case of N, P, B, and Si, they may be bonded to a substituent such as an alkyl group, an alkoxy group, or an acyl group so as to satisfy a required valence.
E 61 and E 62 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, aryl group, allyl group, benzyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkyl ether group, alkyl ester group, alkyl ketone group, heterocyclic group or these Represents any of the derivatives.

また、式(IV−c1)において、R61及びR62は、各々独立に、アルキル基、アルコキシル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基を表し、
63、R64、R65、R66、R67及びR68は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、又はジアルキルアミノ基を示し、
63、R64及びR65のうちの2つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよく、
66、R67及びR68のうちの2つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよい。
ただし、R65とR66が共に水素原子の場合は除く。
In Formula (IV-c1), R 61 and R 62 each independently represent an alkyl group, an alkoxyl group, or a phenyl group, a cyclopentyl group, or a cyclohexyl group that may be substituted with a halogen atom,
R 63 , R 64 , R 65 , R 66 , R 67 and R 68 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, an acyloxy group, a halogen atom, a haloalkyl group, or a dialkylamino group,
Two of R 63 , R 64 and R 65 may form a mono- or polymethylenedioxy group which may have a methylene chain or a substituent which may have a substituent. ,
Two of R 66 , R 67 and R 68 may form a mono- or polymethylenedioxy group which may have a methylene chain or a substituent which may have a substituent. .
However, it excludes when both R65 and R66 are hydrogen atoms.

また、液晶組成物に用いられるキラル化合物としては、面不斉を有する化合物を用いることもできる。
面不斉を有する化合物としては、例えば下記に示すヘリセン(Helicene)誘導体
In addition, as the chiral compound used in the liquid crystal composition, a compound having surface asymmetry can also be used.
Examples of compounds having surface asymmetry include the following helicene derivatives:

Figure 2013155309
Figure 2013155309

(式(IV−c3)中、X61とY61、X62とY62は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、X61、X62、Y61、Y62は、各々独立にCH、C=O、O、N、S、P、B、Siのいずれかを表す。また、N、P、B、Siである場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
61及びE62は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。)
(In the formula (IV-c3), at least one of X 61 and Y 61 , X 62 and Y 62 exists, and X 61 , X 62 , Y 61 , and Y 62 are each independently CH 2. , C = O, O, N, S, P, B, or Si, and in the case of N, P, B, or Si, an alkyl group, an alkoxy group, or an alkoxy group so as to satisfy a required valence. It may be bonded to a substituent such as a group or an acyl group.
E 61 and E 62 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, aryl group, allyl group, benzyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkyl ether group, alkyl ester group, alkyl ketone group, heterocyclic group or these Represents any of the derivatives. )

が挙げられる。このようなヘリセン誘導体においては、前後に重なり合う環の前後関係が自由に変換することができないため、環が右向きの螺旋構造をとる場合と左向きの螺旋構造をとる場合とが区別され、キラリティーを発現する。 Is mentioned. In such a helicene derivative, the front-rear relationship of the overlapping rings cannot be freely converted, so the case where the ring takes a right-handed spiral structure is distinguished from the case where it takes a left-handed helical structure, and the chirality is To express.

液晶組成物に含まれるキラル化合物としては、螺旋構造のピッチが小さくなるように、ねじり力(Helical Twisting Power)が大きい化合物が好ましい。特に400nm以下となる螺旋ピッチの短いDHFLCを調整する際は、ねじり力が大きい化合物を使用することが好ましい。ねじり力が大きい化合物は所望のピッチを得るために必要な添加量が少なくできるので、原料コストの高いキラル化合物を最小限に抑えることができ、コスト削減の観点から好ましい。この観点から、好ましいキラル化合物として、不斉原子を有する化合物である、一般式(IV−d1)〜(IV−d3)で表される化合物   The chiral compound contained in the liquid crystal composition is preferably a compound having a large helical twisting power so that the pitch of the helical structure is reduced. In particular, when adjusting DHFLC having a short helical pitch of 400 nm or less, it is preferable to use a compound having a large torsional force. Since a compound having a large twisting force can be added in a small amount to obtain a desired pitch, a chiral compound having a high raw material cost can be minimized, which is preferable from the viewpoint of cost reduction. From this viewpoint, compounds represented by the general formulas (IV-d1) to (IV-d3), which are compounds having an asymmetric atom, as preferred chiral compounds

Figure 2013155309
Figure 2013155309

や、軸不斉を有する化合物である、一般式(IV−d4)〜(IV−d5)で表される化合物 And compounds represented by general formulas (IV-d4) to (IV-d5), which are compounds having axial asymmetry

Figure 2013155309
Figure 2013155309

が挙げられる。式(IV−d1)〜(IV−d5)中、R71及びR72は各々独立に、水素、ハロゲン、シアノ(CN)基、イソシアネート(NCO)基、イソチオシナネート(NCS)基又は炭素数1〜20のアルキル基を表すが、このアルキル基中の任意の1つ又は2つ以上の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、又は−C≡C−で置き換えられてもよく、このアルキル中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、
71及びA72は各々独立に、芳香族性あるいは非芳香族性の3ないし8員環、又は、炭素原子数9以上の縮合環を表すが、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素原子数1〜3のアルキル基又はハロアルキル基で置き換えられてもよく、環の1つ又は2つ以上の−CH−は−O−、−S−、又は−NH−で置き換えられてもよく、環の1つ又は2つ以上の−CH=は−N=で置き換えられてもよく、
71及びZ72は各々独立に、単結合又は炭素原子数1〜8のアルキレン基を表すが、任意の−CH−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CSO−、−OCS−、−N=N−、−CH=N−、−N=CH−、−N(O)=N−、−N=N(O)−、−CH=CH−、−CF=CF−、又は−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
71及びX72は各々独立に単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、又は−CHCH−を表し、
71及びm72は各々独立に1〜4の整数を表す。ただし、式(IV−d5)におけるm71及びm72のいずれか一方は0でもよい。
式(IV−d2)中、Ar71及びAr72は各々独立にフェニル基又はナフチル基を表し、これらの基においてベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよい。
Is mentioned. In formulas (IV-d1) to (IV-d5), R 71 and R 72 are each independently hydrogen, halogen, cyano (CN) group, isocyanate (NCO) group, isothiocyanate (NCS) group or carbon An alkyl group having a number of 1 to 20 is represented, and one or more of —CH 2 — in the alkyl group is —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —CH═. CH—, —CF═CF—, or —C≡C— may be replaced, and any hydrogen in the alkyl may be replaced with a halogen,
A 71 and A 72 each independently represents an aromatic or non-aromatic 3- to 8-membered ring or a condensed ring having 9 or more carbon atoms, and any hydrogen in these rings is halogen, carbon It may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 atoms or a haloalkyl group, and one or more of —CH 2 — in the ring may be replaced with —O—, —S—, or —NH—. , One or more of the rings —CH═ may be replaced by —N═,
Z 71 and Z 72 each independently represent a single bond or an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and arbitrary —CH 2 — represents —O—, —S—, —COO—, —OCO—, -CSO-, -OCS-, -N = N-, -CH = N-, -N = CH-, -N (O) = N-, -N = N (O)-, -CH = CH-, -CF = CF-, or -C≡C-, and any hydrogen may be replaced with a halogen;
X 71 and X 72 each independently represent a single bond, —COO—, —OCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CF 2 O—, —OCF 2 —, or —CH 2 CH 2 —. Represent,
m71 and m72 each independently represent an integer of 1 to 4. However, either one of m 71 and m 72 in Formula (IV-d5) may be 0.
In the formula (IV-d2), Ar 71 and Ar 72 each independently represent a phenyl group or a naphthyl group, and in these groups, any one or two or more arbitrary hydrogen atoms of the benzene ring are halogen atoms (F , Cl, Br, I), a methyl group, a methoxy group, —CF 3 , —OCF 3 may be substituted.

キラル化合物としては、メソゲンを有するキラル化合物を用いることもできる。このようなキラル化合物として、例えば   As the chiral compound, a chiral compound having a mesogen can also be used. As such a chiral compound, for example,

Figure 2013155309
Figure 2013155309

が挙げられる。式(IV−e1)〜(IV−e3)中、
81、R82、R83及びY81は、各々独立に炭素原子数1〜30の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上の隣接していない−CH−基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−O−SO−、−SO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の1つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはCN基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよく、前記アルキル基が縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、前記アルキル基が1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むことができる1つ又は2つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよく、またこれらの環はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよく、
81、Z82、Z83、Z84及びZ85は各々独立に炭素原子数が1〜40個であるアルキレン基を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上のCH基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−CF−又は−C≡C−により置き換えられていてもよく、
81、X82及びX83は、各々独立に−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CHCH−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CF=CF−、−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−、又は単結合を表し、
81、A82及びA83は各々独立にフェニレン基、シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、ナフタレンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基から選択される環式基を表し、前記フェニレン基、ナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つ以上の−CH=基が窒素原子で置き換えられてもよく、前記シクロヘキシレン基、ジオキソランジイル基、シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジンジイル基、デカヒドロナフタレンジイル基、テトラヒドロナフタレンジイル基、又はインダンジイル基は環内の1つ又は2つの隣接していない−CH−基が、−O−及び/又は−S−で置き換えられてもよく、前記環式基の1つ又はそれ以上の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、CN基、NO基、あるいは、1つ又は2つ以上の水素原子がフッ素原子又は塩素原子で置き換えられてもよい、炭素原子数1〜7の有するアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基又はアルコキシカルボニル基で置き換えられていてもよく、
81、m82、m83はそれぞれ0又は1であり、m81+m82+m83は1、2又は3である。
CH*81及びCH*82は各々独立にキラルな2価の基を表し、
CH*83はキラルな3価の基を表す。
Is mentioned. In formulas (IV-e1) to (IV-e3),
R 81 , R 82 , R 83 and Y 81 each independently represent a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a hydrogen atom or a fluorine atom, and one or two of the alkyl groups When two or more non-adjacent —CH 2 — groups are —O—, —S—, —NH—, —N (CH 3 ) —, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, — O—CO—O—, —S—CO—, —CO—S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CH═CH—, —C≡C—, cyclopropylene group or — Si (CH 3 ) 2 — may be substituted, and one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be replaced by a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or a CN group, The alkyl group may contain a condensed or spirocyclic system, and the alkyl group The group may contain one or more aromatic or aliphatic rings which may contain one or more heteroatoms, and these rings may be alkyl groups, alkoxy groups, halogens. Optionally substituted,
Z 81 , Z 82 , Z 83 , Z 84 and Z 85 each independently represent an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms, and one or more CH 2 groups of the alkyl group are —O -, - S -, - NH -, - N (CH 3) -, - CO -, - COO -, - OCO -, - OCOO -, - S-CO -, - CO-S -, - CH = CH -, - CH = CF -, - CF = CH -, - CF = CF -, - CF 2 - or -C≡C- may be replaced by,
X 81 , X 82 and X 83 are each independently —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —OCOO—, —CO—NH—, —NH—CO—, — CH 2 CH 2 —, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —CF═CF—, —CH═CH—, —OCO—CH═CH—, —C Represents ≡C- or a single bond,
A 81 , A 82 and A 83 each independently represent a phenylene group, a cyclohexylene group, a dioxolanediyl group, a cyclohexenylene group, a bicyclo [2.2.2] octylene group, a piperidinediyl group, a naphthalenediyl group, or decahydronaphthalene. Represents a cyclic group selected from a diyl group, a tetrahydronaphthalenediyl group, or an indanediyl group, wherein the phenylene group, naphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group, or indanediyl group is one or more —CH in the ring. = The group may be replaced by a nitrogen atom, and the cyclohexylene group, dioxolanediyl group, cyclohexenylene group, bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidinediyl group, decahydronaphthalenediyl group, tetrahydronaphthalenediyl group Group or indandiyl The group may be one or two non-adjacent —CH 2 — groups in the ring may be replaced by —O— and / or —S—, wherein one or more hydrogen atoms of said cyclic group Has 1 to 7 carbon atoms, wherein one or two or more hydrogen atoms may be replaced by fluorine or chlorine atoms, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, CN group, NO 2 group An alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group or an alkoxycarbonyl group may be substituted;
m 81 , m 82 and m 83 are each 0 or 1, and m 81 + m 82 + m 83 is 1, 2 or 3.
CH * 81 and CH * 82 each independently represent a chiral divalent group;
CH * 83 represents a chiral trivalent group.

ここで、CH*81及びCH*82に用いられるキラルな2価の基としては、不斉原子を有する次の2価基 Here, the chiral divalent group used for CH * 81 and CH * 82 is the following divalent group having an asymmetric atom.

Figure 2013155309
Figure 2013155309

Figure 2013155309
Figure 2013155309

や、軸不斉を有する次の2価基 And the following divalent groups with axial asymmetry

Figure 2013155309
Figure 2013155309

が好ましい。ただし、CH*81及びCH*82に用いられるこれらの2価基において、ベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、メチル基、メトキシ基、−CF、−OCFで置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の1つ又は2つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよい。
CH*83に用いられるキラルな3価の基としては、CH*81及びCH*82に用いられるキラルな2価基の任意の位置に、−X83(Z8383)m8383が結合できることにより3価の基となればよい。
Is preferred. However, in these divalent groups used for CH * 81 and CH * 82 , any one or two or more arbitrary hydrogen atoms of the benzene ring are halogen atoms (F, Cl, Br, I), methyl groups , A methoxy group, —CF 3 , —OCF 3 , and any one or more carbon atoms of the benzene ring may be substituted with a nitrogen atom.
As the chiral trivalent group used for CH * 83 , —X 83 (Z 83 A 83 ) m 83 R 83 is located at any position of the chiral divalent group used for CH * 81 and CH * 82. What is necessary is just to become a trivalent group by being able to couple | bond together.

さらに好ましくは、キラルな2価基としてイソソルビド骨格を有する、次の化合物が挙げられる。   More preferably, the following compounds having an isosorbide skeleton as a chiral divalent group are exemplified.

Figure 2013155309
Figure 2013155309

式中、R91及びR92は各々独立に炭素原子数1〜30の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基、水素原子又はフッ素原子を表し、該アルキル基の1つ又は2つ以上の隣接していない−CH−基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−O−SO−、−SO−O−、−CH=CH−、−C≡C−、シクロプロピレン基又は−Si(CH−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の1つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はCN基で置き換えられていてもよく、重合性基をもっていてもよく、前記アルキル基が縮合又はスピロ環式系を含むものでもよく、前記アルキル基が1つ又は2つ以上のヘテロ原子を含むことができる1つ又は2つ以上の芳香族又は脂肪族の環を含むものでもよく、またこれらの環はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲンで任意に置換されていてもよく、
91及びZ92は各々独立に−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−又は単結合を表し、−CO−N(R)−又は−N(R)−CO−におけるRは水素原子又は炭素原子数1〜4の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表す。
In the formula, each of R 91 and R 92 independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a hydrogen atom, or a fluorine atom, and one or two or more adjacent groups of the alkyl group -CH 2 you are not - group -O -, - S -, - NH -, - N (CH 3) -, - CO -, - CO-O -, - O-CO -, - O-CO- O—, —S—CO—, —CO—S—, —O—SO 2 —, —SO 2 —O—, —CH═CH—, —C≡C—, a cyclopropylene group or —Si (CH 3 ) May be replaced with 2- , and one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be replaced with a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or a CN group, and may have a polymerizable group, The alkyl group may include a condensed or spirocyclic system, and the alkyl group is one or two. It may contain one or more aromatic or aliphatic rings that can contain the above heteroatoms, and these rings may be optionally substituted with an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen. ,
Z 91 and Z 92 are each independently —O—, —S—, —CO—, —CO—O—, —O—CO—, —O—CO—O—, —CO—N (R a ) —. , —N (R a ) —CO—, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —SCH 2 —, —CH 2 S—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CF 2 S—, -SCF 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CH 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH -, - CF = CH -, - CH = CF- , —CF═CF—, —C≡C—, —CH═CH—CO—O—, —O—CO—CH═CH— or a single bond, —CO—N (R a ) — or —N R a in (R a ) —CO— represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

液晶組成物層がクリティカルソフトニングを生じる温度幅は、10℃以上であることが好ましく、15℃以上がさらに好ましく、20℃以上であることが特に好ましい。ここで、クリティカルソフトニングを生じる温度幅とは、例えば図5において、層圧縮弾性率BがSmA相で極大を示す温度と、SmA−SmC転移点(層圧縮弾性率Bが極小を示す温度、TACという)との温度差をいう。
また、液晶組成物層が規格化電傾効果係数(χ‘)の値が0.2である温度範囲が5℃以上であることが好ましく、8℃以上であることがさらに好ましく、10℃以上であることが特に好ましい。ここで、電傾効果係数(χ、電傾係数、エレクトロクリニック係数ともいう。)とは、電場の強度に対するチルト角の大きさの比をいい、規格化電傾効果係数(χ‘)とは電傾効果係数(χ)の値をSmA−SmC転移点(TAC)のときの値を1として規格化したものをいう。液晶組成物にはSmCが消失してしまったために、SmA−SmC転移点(TAC)が観測されないものもあるが、その場合は相図を作成し、クリティカルソフトニング現象の測定、電傾効果係数(χ)の測定などを行い、外挿法などによりSmA−SmC転移点(TAC)のときの電傾効果係数(χ)の値を予測してよい。この予測も困難な場合には、SmAの最下限温度での電傾効果係数(χ)の値に対して規格化して、規格化電傾効果係数(χ‘)を求めればよい。
The temperature width at which the liquid crystal composition layer causes critical softening is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 15 ° C. or higher, and particularly preferably 20 ° C. or higher. Here, the temperature range at which critical softening occurs is, for example, in FIG. 5, the temperature at which the layer compression modulus B has a maximum in the SmA phase, and the SmA-SmC transition point (the temperature at which the layer compression modulus B has a minimum, Temperature difference with TAC).
Further, the temperature range in which the liquid crystal composition layer has a normalized electroclinic effect coefficient (χ ′) value of 0.2 is preferably 5 ° C. or more, more preferably 8 ° C. or more, and more preferably 10 ° C. or more. It is particularly preferred that Here, the electroclinic effect coefficient (also referred to as χ, electroclinic coefficient, or electroclinic coefficient) is the ratio of the magnitude of the tilt angle to the intensity of the electric field, and the normalized electroclinic effect coefficient (χ ′) This means that the value of the electroclinic effect coefficient (χ) is normalized with the value at the SmA-SmC transition point (TAC) as 1. Some liquid crystal compositions have no SmA-SmC transition point (TAC) due to the disappearance of SmC. In that case, a phase diagram is created to measure the critical softening phenomenon, the electroclinic effect coefficient The value of the electroclinic effect coefficient (χ) at the SmA-SmC transition point (TAC) may be predicted by extrapolation or the like by measuring (χ). If this prediction is difficult, the normalized gradient effect coefficient (χ ′) may be obtained by normalizing to the value of the gradient effect coefficient (χ) at the lowest SmA temperature.

液晶組成物が少なくとも2種の分子長さの異なる液晶材料の混合物を含み、該分子長の比が1.0:1.2以上であることも好ましく、1.0:1.3以上であることがさらに好ましく、1.0:1.5以上であることが特に好ましい。この場合は、液晶組成物が少なくとも一種類以上のコア部がひとつである一般的な液晶化合物と、少なくとも一種類以上の、一般的な液晶化合物を2つつなげたダイマー、3つつなげたオリゴマー、数個つなげたオリゴマーなどから選ばれる分子長の長い液晶化合物を含むことが好ましい。分子長は例えばSpatran’06(Wavefunction社製)を用いてHartree−Fock法で得られたエネルギー最安定化の分子構造から見積もることができる。あるいは、実験的にスメクチックA相の層間隔から見積もることも、スメクチックC相の層間隔と傾き角から見積もることもできる。
液晶組成物層は、液晶組成物がSmA相を示す温度より低温側で、同一組成の液晶組成物がSmC相を示すことが好ましい。
The liquid crystal composition contains a mixture of at least two kinds of liquid crystal materials having different molecular lengths, and the ratio of the molecular lengths is preferably 1.0: 1.2 or more, and is 1.0: 1.3 or more. Is more preferable, and 1.0: 1.5 or more is particularly preferable. In this case, the liquid crystal composition has a general liquid crystal compound having at least one kind of core part, at least one kind of general liquid crystal compound connected in two dimers, three connected oligomers, It is preferable to include a liquid crystal compound having a long molecular length selected from several connected oligomers. The molecular length can be estimated from the most stable molecular structure of energy obtained by Hartree-Fock method using, for example, Spatran '06 (manufactured by Wavefunction). Alternatively, it can be estimated experimentally from the layer spacing of the smectic A phase or from the layer spacing and tilt angle of the smectic C phase.
It is preferable that the liquid crystal composition layer has a temperature lower than the temperature at which the liquid crystal composition exhibits the SmA phase, and the liquid crystal composition having the same composition exhibits the SmC phase.

本発明の液晶素子の動作温度は、液晶組成物に含まれる2つ以上の液晶化合物のSmA−SmC転移温度(またはSmC相の上限温度)の中で最高値となる温度よりも低い温度で動作させることが好ましく、また、質量分率が最も大きい成分である液晶化合物(主化合物)が単独で示すSmA−SmC転移温度(またはSmC相の上限温度)よりも低い温度で動作させることが好ましい。いずれかの液晶化合物が単独でSmC相より高温側にSmA相を有しない場合、または、SmC相とSmA相との間に他の液晶相を有する場合は、液晶化合物が単独で示すSmA−SmC転移温度の代わりに、該液晶化合物が単独でSmC相を示す上限温度を用いることができる。
本発明の液晶素子の動作温度は、該液晶組成物がSmA相を示す温度の範囲内であることが好ましい。該液晶組成物がその組成において低温側にSmC相を有することが好ましいが、必ずしもそれに限定されず、SmA相の低温側にSmC相以外の液晶相を有する場合や、SmA−SmC転移点が明確に現れない場合も考えられる。
液晶素子の動作温度範囲は、上記に例示された好ましい上限温度と下限温度との差となる温度幅として、例えば主化合物が単独でSmC相を示す上限温度と、液晶組成物がSmA相を示す下限温度の温度差が、20℃以上であることが好ましい。
The operating temperature of the liquid crystal element of the present invention operates at a temperature lower than the maximum temperature among the SmA-SmC transition temperatures (or the upper limit temperature of the SmC phase) of two or more liquid crystal compounds contained in the liquid crystal composition. The liquid crystal compound (main compound), which is the component having the largest mass fraction, is preferably operated at a temperature lower than the SmA-SmC transition temperature (or the upper limit temperature of the SmC phase) exhibited by itself. When any one of the liquid crystal compounds has no SmA phase on the higher temperature side than the SmC phase, or has another liquid crystal phase between the SmC phase and the SmA phase, the liquid crystal compound shows SmA-SmC alone. Instead of the transition temperature, an upper limit temperature at which the liquid crystal compound alone exhibits an SmC phase can be used.
The operating temperature of the liquid crystal element of the present invention is preferably within the temperature range in which the liquid crystal composition exhibits an SmA phase. The liquid crystal composition preferably has an SmC phase on the low temperature side in the composition, but is not necessarily limited thereto, and has a liquid crystal phase other than the SmC phase on the low temperature side of the SmA phase, or a clear SmA-SmC transition point. It is also possible that it does not appear in
The operating temperature range of the liquid crystal element is, for example, an upper limit temperature at which the main compound alone exhibits an SmC phase, and a liquid crystal composition exhibits an SmA phase as a temperature range that is a difference between the preferred upper limit temperature and the lower limit temperature exemplified above. It is preferable that the temperature difference of minimum temperature is 20 degreeC or more.

液晶材料は、1種又は2種以上の液晶化合物を含有することができ、さらに、液晶性又は非液晶性の重合性化合物を含有する液晶材料であってもよい。液晶組成物が重合性化合物を含有する場合には、その組成物中に重合開始剤を少なくとも1種類以上含有することが好ましい。重合開始剤は、液晶組成物中の重合性化合物を効率よく重合させるために有用な化合物である。重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、具体的には以下の物が好ましい。
BASF社のイルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア907、イルガキュア127、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア819、イルガキュアOXE01、イルガキュアOXE02、ルシリンTPO、ダロキュア1173。LAMBSON社のエサキュア1001M、エサキュアKIP150、スピードキュアBEM、スピードキュアBMS、スピードキュアPBZ、ベンゾフェノン。
これらの重合開始剤は、1種類でも良いが、2種類以上用いても良く、増感剤等を添加しても良い。
The liquid crystal material may contain one or more liquid crystal compounds, and may further be a liquid crystal material containing a liquid crystalline or non-liquid crystalline polymerizable compound. When the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, the composition preferably contains at least one polymerization initiator. The polymerization initiator is a useful compound for efficiently polymerizing the polymerizable compound in the liquid crystal composition. As the polymerization initiator, a photopolymerization initiator is preferable, and specifically, the following are preferable.
BASF Irgacure 651, Irgacure 184, Irgacure 907, Irgacure 127, Irgacure 369, Irgacure 379, Irgacure 819, Irgacure OXE01, Irgacure OXE02, Lucyrin TPO, Darocur 1173. LAMBSON Esacure 1001M, Esacure KIP150, Speed Cure BEM, Speed Cure BMS, Speed Cure PBZ, Benzophenone.
One kind of these polymerization initiators may be used, but two or more kinds may be used, and a sensitizer or the like may be added.

液晶組成物中に、必要に応じて顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、非反応性のオリゴマーや無機充填剤、有機充填剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤等を適宜添加しても良い。   In the liquid crystal composition, if necessary, pigments, dyes, antioxidants, ultraviolet absorbers, non-reactive oligomers and inorganic fillers, organic fillers, polymerization inhibitors, antifoaming agents, leveling agents, plasticizers, A silane coupling agent or the like may be added as appropriate.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
(液晶化合物)
2種類のSmC相混合系のモデルの1つとして、次に示す10BとP10O10の混合系を用いた。10Bはコアとしてフェニル環とエステル結合を有し、また、1つの側鎖にキラル中心(下記の化学式中、*を添えた炭素原子)を有する。P10O10はフェニルピリミジン骨格を有する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(Liquid crystal compound)
As one model of two types of SmC phase mixed systems, the following mixed system of 10B and P10O10 was used. 10B has a phenyl ring and an ester bond as a core, and also has a chiral center (carbon atom appended with * in the following chemical formula) in one side chain. P10O10 has a phenylpyrimidine skeleton.

Figure 2013155309
Figure 2013155309

Figure 2013155309
Figure 2013155309

10B−P10O10混合系では、上述のようにSmA相が広く安定化される相図を示す。偏光顕微鏡による観察により同定した10Bの転移温度はIso−150℃−SmA−130℃−SmCであるが、P10O10を10%添加すると、SmA−SmC転移点は115℃に低下し、20%の添加では、SmA−SmC転移点は75℃に低下し、30%の添加では、室温までSmAとなりSmC相は発現しなかった。P10O10は、Iso−77℃−SmA−73℃−SmCとスメクチックC相を示すので、スメクチックC相を示す、10BとP10O10の混合により、スメクチックC相が消失し、スメクチックA相が安定化したことがわかる。 In the 10B-P10O10 mixed system, a phase diagram in which the SmA phase is widely stabilized as described above is shown. The transition temperature of 10B identified by observation with a polarizing microscope is Iso-150 ° C.-SmA-130 ° C.-SmC * , but when 10% of P10O10 is added, the SmA-SmC * transition point is lowered to 115 ° C. and 20%. In addition, SmA-SmC * transition point decreased to 75 ° C., and in the addition of 30%, SmA was reached to room temperature and no SmC * phase was expressed. Since P10O10 shows Iso-77 ° C.-SmA-73 ° C.-SmC and smectic C phase, the mixture of 10B and P10O10 showing the smectic C phase disappeared and the smectic A phase was stabilized. I understand.

10B:P10O10=90%:10%、80%:20%の混合物について層圧縮弾性率を測定したところ、SmA−SmC転移点近傍のSmA相において、分子が層内で容易に傾きやすくなることを反映したクリティカルソフトニングが相転移点に向けて起きていることがわかった。クリティカルソフトニングがおきる温度幅は、10B:P10O10=90%:10%の混合物で15℃、80%:20%の混合物で35℃と、10B単独のときのクリティカルソフトニングがおきる温度幅(5℃)よりも広いものが観測された。   10B: P10O10 = 90%: 10%, 80%: When the layer compression modulus was measured for a mixture of 20%, in the SmA phase in the vicinity of the SmA-SmC transition point, it was found that the molecules easily inclined in the layer. It was found that the reflected critical softening occurred toward the phase transition point. The temperature range in which critical softening occurs is 15 ° C for a mixture of 10B: P10O10 = 90%: 10%, 35 ° C for a mixture of 80%: 20%, and the temperature range in which critical softening occurs with 10B alone (5 )) Was observed.

電傾効果の測定をするため、水平配向のセルに封入しSmA相で電場を印加して誘起されるチルト角を測定した。電傾効果の指標として、チルト角を電界で割った値である電傾係数を求め、その値を各混合物のTc(SmA−SmC転移温度)で規格化して評価した。この規格化した電傾係数(χ‘)がある程度の大きさ以上である温度領域が広い方が好ましいが、規格化電傾係数(χ‘)が0.2以上となる温度範囲を調べると、10B:P10O10=90%:10%の混合物では8℃、80%:20%の混合物では14℃と、10B単独の場合の温度幅(4℃)よりも広い温度幅を得ることができ、電傾効果を利用した素子に好適であることがわかった。   In order to measure the electroclinic effect, the tilt angle induced by applying an electric field in the SmA phase enclosed in a horizontally oriented cell was measured. As an index of the electroclinic effect, an electroclinic coefficient, which is a value obtained by dividing the tilt angle by the electric field, was obtained, and the value was normalized and evaluated by Tc (SmA-SmC transition temperature) of each mixture. It is preferable that the temperature range in which the normalized electroclinic coefficient (χ ′) is a certain level or more is wide, but when the temperature range in which the normalized electroclinic coefficient (χ ′) is 0.2 or more is examined, 10B: P10O10 = 90 ° C: 8 ° C for the mixture of 10%, 14 ° C for the mixture of 80%: 20%, a temperature range wider than the temperature range of 10B alone (4 ° C) can be obtained. It was found that it is suitable for an element using the tilt effect.

臨界現象に依存した効果を除いた、裸の電傾係数の絶対値は、液晶試料の分子形状、自発分極の大きさなどに依存して大きく変わるため、今後の材料設計で主化合物の選定を厳密に行うことで、誘起チルト角の大きさを大きくすることは十分可能であると考えられる。また、今回のモデル系でも十分な厚みを持つ試料を使えば、表示機能を担うのに十分なリターデーションを稼ぐことができると考えられる。   The absolute value of the bare electroclinic coefficient, excluding effects that depend on critical phenomena, varies greatly depending on the molecular shape of the liquid crystal sample, the magnitude of spontaneous polarization, etc. It is considered that it is sufficiently possible to increase the magnitude of the induced tilt angle by performing strictly. In addition, if a sample having a sufficient thickness is used in the model system of this time, it is considered that sufficient retardation can be earned to bear the display function.

11…液晶分子、12…コーン、13…層法線。 11 ... liquid crystal molecule, 12 ... cone, 13 ... layer normal.

Claims (10)

第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、該基板の少なくとも一方には、該液晶層を制御する電極を有する液晶素子であって、該液晶組成物はスメクチックA相を示し、なおかつ少なくとも2種類以上の液晶化合物を含有し、該液晶化合物は単独でそれぞれスメクチックC相を有することを特徴とする液晶素子。   A liquid crystal layer containing a liquid crystal composition is sandwiched between the first substrate, the second substrate, and the first substrate and the second substrate, and the liquid crystal layer is controlled on at least one of the substrates. A liquid crystal element having an electrode, wherein the liquid crystal composition exhibits a smectic A phase and contains at least two kinds of liquid crystal compounds, and each of the liquid crystal compounds independently has a smectic C phase. element. 前記液晶組成物層が、10℃以上の温度幅でクリティカルソフトニングを生じる請求項1に記載の液晶素子。   The liquid crystal element according to claim 1, wherein the liquid crystal composition layer causes critical softening at a temperature range of 10 ° C. or more. 前記液晶組成物層が、規格化電傾効果係数(χ‘)の値が0.2である温度範囲が5℃以上である請求項1又は2記載の液晶素子。   3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition layer has a temperature range in which a value of a normalized electroclinic effect coefficient (χ ′) is 0.2 is 5 ° C. or more. 前記液晶組成物が少なくとも一種類以上のフェニルピリミジン骨格をコア部に有する液晶と、少なくとも一種類以上のエステル結合をコア部に有する液晶を含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶素子。   4. The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a liquid crystal having at least one phenylpyrimidine skeleton in the core portion and a liquid crystal having at least one ester bond in the core portion. Liquid crystal element. 前記液晶組成物が少なくとも一種類以上のモノレイヤーを形成する液晶と、少なくとも一種類以上のバイレイヤーを形成する液晶を含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶素子。   The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid crystal composition contains a liquid crystal forming at least one monolayer and a liquid crystal forming at least one bilayer. 前記液晶組成物が少なくとも2種の分子長さの異なる液晶材料の混合物を含み、該分子長の比が1:1.2以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶素子。   The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition includes a mixture of at least two liquid crystal materials having different molecular lengths, and a ratio of the molecular lengths is 1: 1.2 or more. . 前記液晶組成物が少なくとも2種以上のお互いに非相溶な分子構造を有する液晶材料を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶素子。   The liquid crystal element according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains at least two kinds of liquid crystal materials having molecular structures incompatible with each other. 前記液晶組成物の示すスメクチックA相の層法線が基板に対して略水平であり、該第一の基板と、該第二の基板のそれぞれに該液晶層を制御する電極を有し、該電極が発生する電場が基板に対して略垂直である請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶素子。   The normal layer of the smectic A phase indicated by the liquid crystal composition is substantially horizontal to the substrate, and the first substrate and the second substrate each have an electrode for controlling the liquid crystal layer, The liquid crystal element according to claim 1, wherein an electric field generated by the electrode is substantially perpendicular to the substrate. 前記液晶組成物の示すスメクチックA相の層法線が基板に対して略垂直であり、該液晶層を制御する電極が発生する電場が基板に対して略水平である請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶素子。   The layer normal of the smectic A phase indicated by the liquid crystal composition is substantially perpendicular to the substrate, and the electric field generated by the electrode controlling the liquid crystal layer is substantially horizontal to the substrate. The liquid crystal element according to claim 1. 前記液晶組成物が少なくとも一種類以上のキラル化合物を含有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶素子。   The liquid crystal element according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains at least one chiral compound.
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