JP2739373B2 - 液晶性化合物、それを含有する液晶組成物およびそれを使用した液晶素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、新規な液晶性化合物、それを含有する液晶
組成物およびそれを使用した液晶素子に関し、さらに詳
しくは電界に対する応答特性が改善された新規な液晶組
成物、およびそれを使用した液晶表示素子や液晶−光シ
ヤッター等に利用される液晶素子に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、液晶は電気光学素子として種々の分野で応
用されている。現在実用化されている液晶素子はほとん
どが、例えばエム シャット（M.Schadt）とダブリユ
ヘルフリッヒ（W.Helfrich）著“アプライド フィジッ
クス レターズ”（“Applied Physics Letters"）Vo.1
8,No.4（1971.2.15）P.127〜128の“Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic liquid Crys
tal"に示されたTN（Twisted Nematic）型の液晶を用い
たものである。

これらは、液晶の誘電的配列効果に基づいており、液
晶分子の誘電異方性のために平均分子軸方向が、加えら
れた電場により特定の方向に向く効果を利用している。
これらの素子の光学的な応答速度の限界はミリ秒である
といわれ、多くの応用のためには遅すぎる。一方、大型
平面ディスプレイへの応用では、価格、生産性などを考
え合わせると、単純マトリクス方式による駆動が最も有
力である。単純マトリクス方式においては、走査電極群
と信号電極群をマトリクス状に構成した電極構成が採用
され、その駆動のためには、走査電極群に順次周期的に
アドレス信号を選択印加し、信号電極群には所定の情報
信号をアドレス信号と同期させて並列的に選択印加する
時分割駆動方式が採用されている。

しかし、この様な駆動方式の素子に前述したTN型の液
晶を採用すると、走査電極が選択され、信号電極が選択
されない領域、或いは走査電極が選択されず、信号電極
が選択される領域（所謂“半選択点”）にも有限に電界
がかかってしまう。

選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電圧の差が
充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに
要する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定されるなら
ば、表示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数
（Ｎ）を増加して行った場合、画面全体（１フレーム）
を走査する間に一つの選択点に有効な電界がかかってい
る時間（duty比）が1/Nの割合で減少してしまう。

このために、くり返し走査を行なった場合の選択点と
非選択点にかかる実効値としての電圧差は、走査線数が
増えれば増える程小さくなり、結果的には画像コントラ
ストの低下やクロストークが避け難い欠点となってい
る。

この様な現象は、双安定性を有さない液晶（電極面に
対し、液晶分子が水平に配向しているのが安定状態であ
り、電界が有効に印加されている間のみ垂直に配向す
る）を時間的蓄積効果を利用して駆動する（即ち、繰り
返し走査する）ときに生ずる本質的には避け難い問題点
である。

この点を改良するために、電圧平均化法、２周波駆動
法や、多重マトリクス法等が既に提案されているが、い
ずれの方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や高
密度化は走査線数が充分に増やせないことによって頭打
ちになっているのが現状である。

この様な従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、クラーク（Cl
ark）およびラガウェル（Lagerwall）により提案されて
いる（特開昭56−107216号公報、米国特許第4367924号
明細書等）。

双安定性液晶としては、一般にカイラルスメクティッ
クＣ相（SmC^＊相）又はＨ相（SmH^＊相）を有する強誘電
性液晶が用いられる。

この強誘電性液晶は電界に対して第１の光学的安定状
態と第２の光学的安定状態とからなる双安定状態を有
し、従って前述のTN型の液晶で用いられた光学変調素子
とは異なり、例えば一方の電界ベクトルに対して第１の
光学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに
対しては第２の光学的安定状態に液晶が配向されてい
る。また、この型の液晶は、加えられる電界に応答し
て、上記２つの安定状態のいずれかを取り、かつ電界の
印加のないときはその状態を維持する性質（双安定性）
を有する。

以上の様な双安定性を有する特徴に加えて、強誘電性
液晶は高速応答性であるという優れた特徴を持つ。それ
は強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場が直接作用し
て配向状態の転移を誘起するためであり、誘電率異方性
と電場の作用による応答速度より３〜４オーダー速い。

この様に強誘電性液晶はきわめて優れた特性を潜在的
に有しており、この様な性質を利用することにより上述
した従来のTN型素子の問題点の多くに対して、かなり本
質的な改善が得られる。特に、高速光学光シャッターや
高密度，大画面ディスプレイへの応用が期待される。こ
のため強誘電性を持つ液晶材料に関しては広く研究がな
されているが、現在までに開発された強誘電性液晶材料
は、低温作用特性、高速応答性等を含めて液晶素子に用
いる十分な特性を備えていることは言い難い。

応答時間τと自発分極の大きさPsおよび粘度ηの間に
は、下記の式［II］ （ただし、Ｅは印加電界である） の関係が存在する。したがって応答速度を速くするに
は、 （ア）自発分極の大きさPsを大きくする （イ）粘度ηを小さくする （ウ）印加電界Ｅを大きくする 方法がある。しかし印加電界は、IC等で駆動するため上
限があり、出来るだけ低い方が望ましい。よって、実際
には粘度ηを小さくするか、自発分極の大きさPsの値を
大きくする必要がある。

また、実際のディスプレイとしての使用温度範囲が、
例えば５〜40℃程度とした場合、応答速度の変化が一般
に20倍程もあり、駆動電圧及び周波数による調節の限界
を越えているのが現状である。

以上述べたように、強誘電性液晶素子を実用化するた
めには、粘度が低く、高速応答性を有し、かつ応答速度
の温度依存性の小さな強誘電性カイラルスメクチック液
晶組成物が要求されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、強誘電性液晶素子を実用できるよう
にするために、応答速度が速く、しかもその応答速度の
温度依存性が軽減された液晶組成物、特に強誘電性カイ
ラルスメクチック液晶組成物、および該液晶組成物を使
用する液晶素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］および［作用］ すなわち、本発明の第一の発明は、下記一般式（Ｉ）
で示される液晶性化合物である。

一般式（Ｉ） （式中、X¹,X²のいずれか一方は水素原子で、他方はト
リフルオロメチル基であり、Y¹,Y²はそれぞれ独立に水
素原子，ハロゲン原子およびシアノ基から選ばれ、Ｚは または単結合、Ａは または単結合、Ｒは炭素原子数１〜18のアルキル基を示
す。） また、第二の発明は、前記一般式（Ｉ）で示される液
晶性化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とす
るカイラルスメクチック液晶組成物である。

さらに、第三の発明は、前記一般式（Ｉ）で示される
液晶性化合物の少なくとも一種を含有するカイラルスメ
クチック液晶組成物を一対の電極基板間に配置してなる
ことを特徴とする液晶素子である。

以下、本発明を詳細に説明する。

前記一般式（Ｉ）で示される液晶性化合物において、
Ｒは炭素原子数１〜18のアルキル基を示すが、好ましく
は炭素原子数３〜16のアルキル基が望ましい。また、ア
ルキル基は置換基を有していてもよく、直鎖状または分
岐状でもよい。

次に、前記一般式（Ｉ）で表される液晶性化合物の合
成法の一例を以下に示す。

このようにして得られる液晶性化合物のうち、特に好
ましい化合物の構造式を次に示す。

上記式（Ｉ−１）〜（Ｉ−16）中、ｎは０又は１、Z,
Rは前記定義のとおりである。

また、上記化合物はラセミ体、光学活性体のいずれの
場合も含む。

本発明の一般式（Ｉ）で示される液晶性化合物は、そ
の構造に３−トリフルオロメチルシクロヘキシル基また
は２−トリフルオロメチルシクロヘキシル基を有するこ
とに特徴を有する。さらに、本出願人ら（ほか１名）の
平成２年５月１日付出願に係る特願平 − 号
（発明の名称：光学活性なトリフルオロメチルシクロヘ
キサンカルボン酸、その製造方法およびそれを含有する
液晶組成物）に記載されている方法、すなわち、ラセミ
体の３−トリフルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸
または２−トリフルオロヘキサンカルボン酸に塩基性光
学分割剤を作用させ、ジアステレオマー塩に誘導し、そ
の塩の溶媒に対する溶解度差を利用して再結晶により光
学分割を行う方法により得られる光学活性３−トリフル
オロメチルシクロヘキサンカルボン酸および光学活性２
−トリフルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸を合成
原料として用いることにより、大きな双極子モーメント
を有する基が直接環状基に結合する本発明の光学活性な
液晶性化合物を得ることができる。

本発明の液晶組成物は前記一般式（Ｉ）で示される液
晶性化合物の少なくとも１種と、他の液晶性化合物の１
種以上とを適当な割合で混合することにより得ることが
できる。

また、本発明による液晶組成物は強誘電性液晶組成
物、特に強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物が好
ましい。

次に、本発明で用いられる他の液晶性化合物として
は、主に次に示すa,bの役割を担う化合物である。

a:スメクチックＣ相またはカイラルスメクチックＣ相を
含む液晶相を安定して有する液晶組成物の成分となる液
晶性化合物。

b:一成分以上のａで示される液晶性化合物と一成分以上
の本発明の液晶性化合物からなる液晶組成物に、必要に
応じて添加することにより、液晶組成物全体の自発分極
を調製することのできる自発分極付与の役割をする液晶
性化合物。

ａで表される液晶性化合物の例を構造式で以下に示
す。

（ａ−１）〜（ａ−12）式において、R₁,R₂はそれぞ
れ炭素原子数が１〜18の直鎖状または分岐状のアルキル
基、p,qはそれぞれ独立に０または１である。

（ａ−13）〜（ａ−34）式において、R₁,pはそれぞれ
前記定義の通りである。R₃はR₂または （ただし、ｒ＝０〜５、ｓ＝０または１、ｔ＝１〜10） Q₁は単結合、 Ｇは水素原子またはフッ素原子を表す。

（ａ−35）〜（ａ−47）式において、R₃,Q₁,Gはそれ
ぞれ前記定義の通りである。R₄は炭素原子数が１〜18の
直鎖状または分岐状のアルキル基、または （ただし、ｒ＝０〜５、ｓ＝０または１、ｔ＝１〜10） Q₂は単結合、 を表す。

次に、ｂで示される液晶性化合物の例を構造式で以下
に示す。

（ｂ−１）〜（ｂ−６）式において、R₁,Q₁,Q₂はそれ
ぞれ前記定義の通りである。R₅は下記のｉ）〜iii）の
中から選ばれる。

ただし、ｉ＝０または１、ｊ＝１〜10、ｋ＝１〜16、
s,tは前記定義の通りである。

本発明の液晶性化合物と、１種以上の上述の液晶性化
合物あるいは液晶組成物（以下、液晶材料と略記す
る。）との配合割合は、液晶材料100重量部に対し、本
発明の液晶性化合物を１〜200重量部、好ましくは１〜1
00重量部、さらに好ましくは１〜50重量部とすることが
望ましい。

また、本発明の液晶性化合物を２種以上用いる場合も
液晶材料との配合割合は、前述した液晶材料100重量部
に対し、本発明の液晶性化合物の２種以上の混合物を１
〜200重量部、好ましくは１〜100重量部、さらに好まし
くは１〜50重量部とすることが望ましい。

さらに、本発明による強誘電性液晶素子における強誘
電性液晶層は、先に示したようにして作製した強誘電性
液晶組成物を真空中、等方性液体温度まで加熱し、素子
セル中に封入し、徐々に冷却して液晶層を形成させ常圧
にもどすことが好ましい。

第１図は強誘電性液晶素子の構成の説明のために、本
発明の強誘電性液晶層を有する液晶素子の一例を示す断
面概略図である。

第１図において、符号１は強誘電性液晶層、２はガラ
ス基板、３は透明電極、４は絶縁性配向制御層、５はス
ペーサー、６はリード線、７は電源、８は偏光板、９は
光源を示している。

２枚のガラス基板２には、それぞれIn₂O₃,SnO₂あるい
はITO（インジウム チン オキサイド;Indium Tin Oxi
de）等の薄膜から成る透明電極３が被覆されている。そ
の上にポリイミドの様な高分子の薄膜をガーゼやアセテ
ート植毛布等でラビングして、液晶をラビング方向に並
べる絶縁性配向制御層４が形成されている。また、絶縁
物質としては、例えばシリコン窒化物、水素を含有する
シリコン炭化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を
含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸
化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物やフッ化マグ
ネシウムなどの無機物質絶縁層を形成し、その上にポリ
ビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリパラキシレン、ポリエステル、
ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セ
ルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アクリル樹
脂やフォトレジスト樹脂などの有機絶縁物質を配向制御
層として、２層で絶縁性配向制御層４が形成されていて
もよく、また無機物質絶縁性配向制御層あるいは有機物
質絶縁性配向制御層単層であっても良い。この絶縁性配
向制御層が無機系ならば蒸着法などで形成でき、有機系
ならば有機絶縁物質を溶解させた溶液、またはその前躯
体溶液（溶剤に0.1〜20重量％、好ましくは0.2〜10重量
％）を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリ
ーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布
し、所定の硬化条件下（例えば加熱下）で硬化させ形成
させることができる。

絶縁性配向制御層４の層厚は通常30Å〜１μｍ、好ま
しくは30Å〜3000Å、さらに好ましくは50Å〜1000Åが
適している。

この２枚のガラス基板２はスペーサー５によって任意
の間隔に保たれている。例えば、所定の直径を持つシリ
カビーズ、アルミナビーズをスペーサーとしてガラス基
板２枚で挟持し、周囲をシール材、例えばエポキシ系接
着材を用いて密封する方法がある。その他、スペーサー
として高分子フィルムやガラスファイバーを使用しても
良い。この２枚のガラス基板の間に強誘電性液晶が封入
されている。

強誘電性液晶が封入された強誘電性液晶層１は、一般
には0.5〜20μｍ、好ましくは１〜５μｍである。

透明電極３からはリード線によって外部の電源７に接
続されている。

またガラス基板２の外側には偏光板８が貼り合わせて
ある。

第１図は透過型なので光源９を備えている。

第２図は、強誘電性液晶子の動作説明のために、セル
の例を模式的に描いたものである。21aと21bは、それぞ
れIn₂O₃,SnO₂あるいはITO（Indium−Tin Oxide）等の薄
膜からなる透明電極で被覆された基板（ガラス板）であ
り、その間に液晶分子層22がガラス面に垂直になるよう
に配向したSmC^＊相又はSmH^＊相の液晶が封入されてい
る。太線で示した線23が液晶分子を表わしており、この
液晶分子23はその分子に直交した方向に双極子モーメン
ト（Ｐ_⊥）24を有している。基板21aと21b上の電極間に
一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23のらせ
ん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ_⊥）24がすべて
電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方向を変えるこ
とができる。液晶分子23は、細長い形状を有しており、
その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って
例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光子を
置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光
学変調素子となることは、容易に理解される。

本発明における光学変調素子で好ましく用いられる液
晶セルは、その厚さを充分に薄く（例えば10μ以下）と
することができる。このように液晶層が薄くなるにした
がい、第３図に示すように電界を印加していない状態で
も液晶分子のらせん構造がほどけ、その双極子モーメン
トPaまたはPbは上向き（34a）又は下向き（34b）のどち
らかの状態をとる。このようなセルに、第３図に示す如
く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ea又はEbを電圧印
加手段31aと31bにより付与すると、双極子モーメント
は、電界Ea又はEbの電界ベクトルに対応して上向き34a
又は下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子
は、第１の安定状態33aかあるいは第２の安定状態33bの
何れか一方に配向する。

このような強誘電性液晶素子を光学変調素子として用
いることの利点は、先にも述べたが２つある。

その第１は、応答速度が極めて速いことであり、第２
は液晶分子の配向が双安定性を有することである。第２
の点を、例えば第３図によって更に説明すると、電界Ea
を印加すると液晶分子は第１の安定状態33aに配向する
が、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向き
の電界Ebを印加すると、液晶分子は第２の安定状態33b
に配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電界を
切ってもこの状態に留っている。又、与える電界Eaある
いはEbが一定の閾値を越えない限り、それぞれ前の配向
状態にやはり維持されている。

［実施例］ 以下、実施例により本発明について更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例１ ５−ドデシル−２−｛４−（２−トリフルオロメチルシ
クロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝ピリミジン
の製造 ２−トリフルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸0.
15g、４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フェノー
ル0.27g、４−ピロリジノピリジン16mg、N,N′−ジシク
ロヘキシルカルボジイミド0.17gを塩化メチレン5mlに溶
解させ、室温にて一晩撹拌した。反応終了後、析出物を
過して取り除き、溶媒を留去してシリカゲルカラムク
ロマトグラフィー（移動相：ヘキサン／酢酸エチル＝20
/1）にて精製した。得られた0.4gの粗結晶を酢酸エチル
とエタノールの混合溶媒で再結晶することにより、0.22
gの精製品を得た（収率53％） 実施例２ ４−（２−トリフルオロメチルシクロヘキシルカルボニ
ルオキシ）ビフェニル−４′−カルボン酸デシルエステ
ルの製造 実施例１の４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フ
ェノールの代わりに、４−ヒドロキシビフェニル−４′
−カルボン酸デシルを用いる以外は、実施例１と同様の
工程により、４−（２−トリフルオロメチルシクロヘキ
シルカルボニルオキシ）ビフェニル−４′−カルボン酸
デシルエステルを得た。

実施例３ ４−デシルオキシ−４′−（２−トリフルオロメチルシ
クロヘキシルカルボニルオキシ）ビフェニルの製造 実施例１の４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フ
ェノールの代わりに、４−デシルオキシ−４′−ヒドロ
キシビフェニルを用いる以外は、実施例１と同様の工程
により、４−デシルオキシ−４′−（２−トリフルオロ
メチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）ビフェニルを
得た。

実施例４ ４−デシル−４′−（２−トリフルオロメチルシクロ
ヘキシルカルボニルオキシ）ビフェニルの製造 実施例１の４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フ
ェノールの代わりに、４−デシル−４′−ヒドロキシビ
フェニルを用いる以外は、実施例１と同様の工程によ
り、４−デシル−４′−（２−トリフルオロメチルシク
ロヘキシルカルボニルオキシ）ビフェニルを得た。

実施例５ ５−ドデシル−２−｛４−（３−トリフルオロメチルシ
クロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝ピリミジン
の製造 実施例１の２−トリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボン酸の代わりに、３−トリフルオロメチルシクロヘ
キサンカルボン酸を用いる以外は、実施例１と同様の工
程により、５−ドデシル−２−｛４−（３−トリフルオ
ロメチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝
ピリミジンを得た。

実施例６ ５−ノニルオキシ−２−｛４−（３−トリフルオロメチ
ルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝ピリミ
ジンの製造 実施例５の４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フ
ェノールの代わりに４−（５−ノニルオキシ−２−ピリ
ミジル）フェノールを用いる以外は、実施例５と同様の
工程により、５−ノニルオキシ−２−｛４−（３−トリ
フルオロメチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェ
ニル｝ピリミジンを得た。

実施例７ 2,3−ジシアノ−４−ヘキシルオキシ−１−（３−トリ
フルオロメチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェ
ニルの製造 実施例５の４−（５−ドデシル−２−ピリミジル）フ
ェノールの代わりに、2,3−ジシアノ−４−ヘキシルオ
キシフェノールを用いる以外は、実施例５と同様の工程
により、2,3−ジシアノ−４−ヘキシルオキシ−１−
（３−トリフルオロメチルシクロヘキシルカルボニルオ
キシ）フェニルを得た。

実施例８ 光学活性５−ドデシル−２−｛４−（２−トリフルオ
ロメチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝
ピリミジンの製造 実施例１の２−トリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボン酸の代わりに、本出願人ら（ほか１名）の平成２
年５月１日付出願に係る特願平 − 号（発明の
名称：光学活性なトリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボン酸、その製造方法およびそれを含有する液晶組成
物）に記載されている方法により得た（＋）−２−トリ
フルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸を用いる以外
は、実施例１と同様の工程により、表記化合物を得た。

実施例９ 光学活性５−ドデシル−２−｛４−（３−トリフルオロ
メチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル｝ピ
リミジンの製造 実施例５の３−トリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボン酸の代わりに、本出願人ら（ほか１名）の平成２
年５月１日付出願に係る特願平 − 号（発明の
名称：光学活性なトリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボン酸、その製造方法およびそれを含有する液晶組成
物）に記載されている方法により得た（＋）−３−トリ
フルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸を用いる以外
は、実施例５と同様の工程により、表記化合物を得た。

実施例10 光学活性５−ノニルオキシ−２−｛４−（３−トリフル
オロメチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニ
ル｝ピリミジンの製造 実施例６の３−トリフルオロメチルシクロヘキサンカ
ルボンの代わりに、本出願人ら（ほか１名）の平成２年
５月１日付出願に係る特願平 − 号（発明の名
称：光学活性なトリフルオロメチルシクロヘキサンカル
ボン酸、その製造方法およびそれを含有する液晶組成
物）に記載されている方法により得た（＋）−３−トリ
フルオロメチルシクロヘキサンカルボン酸を用いる以外
は、実施例６と同様の工程により、表記化合物を得た。

上記の実施例１〜10の化合物の構造式、物性値は次の
表１のとおりである。

実施例11 下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ａを
作成した。

２枚の0.7mm厚のガラス板を用意し、それぞれのガラ
ス板上にITO膜を形成し、電圧印加電極を作成し、さら
にこの上にSiO₂を蒸着させ絶縁層とした。ガラス板上に
シランカップリング剤〔信越化学（株）製、KBM−602〕
0.2％イソプロピルアルコール溶液を回転数2000r.p.m.
のスピンナーで15秒間塗布し、表面処理を施した。この
後120℃にて20分間加熱乾燥処理を施した。

さらに、表面処理を行なったITO膜付きガラス板上に
ポリイミド樹脂前駆体〔東レ（株）製、SP−510〕1.5％
ジメチルアセトアミド溶液を回転数2000r.p.m.のスピン
ナーで15秒間塗布した。成膜後、60分間、300℃で加熱
縮合焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は、約250
Åであった。

この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビ
ング処理がなされ、その後イソプロピルアルコール液で
洗浄し、平均粒径２μｍのアルミナビーズを一方のガラ
ス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸が互い
に平行となる様にし、接着シール剤〔チッソ（株）製、
リクソンボンド〕を用いてガラス板をはり合わせ、60分
間,100℃にて加熱乾燥しセルを作成した。

このセルに液晶組成物Ａを等方性液体状態で注入し、
等方相から20℃/hで25℃まで徐冷することにより強誘電
性液晶素子を作成した。このセルのセル厚をベレック位
相板によって測定したところ、約２μｍであった。

この強誘電性液晶素子を使って自発分極の大きさPsと
ピーク・トゥ・ピーク電圧V4_pp＝20Vの電圧印加により
直交ニコル下での光学的な応答（透過光量変化０〜90
％）を検知して応答速度（以後、光学応答速度という）
を測定した。その結果を次に示す。

実施例12 下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｂを
作成した。

更に、この液晶組成物Ｂに対して、実施例４の化合物
を以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｃを作成し
た。

液晶組成物Ｃを用いた以外は、全く実施例11と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例11と同様の方
法で自発分極の大きさPsと光学応答速度を測定した。そ
の結果を次に示す。

比較列１ 液晶組成物Ｂを用いた以外は、全く実施例11と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例11と同様の方
法で自発分極の大きさPsと光学応答速度を測定した。そ
の結果を次に示す。

実施例13 実施例11で使用したポリイミド樹脂前駆体1.5％ジメ
チルアセトアミド溶液に代えて、ポリビニルアルコール
樹脂〔クラレ（株）製、PUA−117〕２％水溶液を用いた
他は全く同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施
例11と同様の方法で光学応答速度を測定した。その結果
を次に示す。

10℃ 30℃ 45℃ 応答速度（μsec） 330 146 92 実施例14 実施例11で使用したSiO₂を用いずに、ポリイミド樹脂
だけで配向制御層を作成した以外は全く実施例11と同様
の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例11と同様の
方法で光学応答速度を測定した。その結果を次に示す。

10℃ 30℃ 45℃ 応答速度（μsec） 326 146 90 実施例15 下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｄを
作成した。

更に、この液晶組成物Ｄに対して、以下に示す化合物
を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｅを作成
した。

液晶組成物Ｅをセル内に注入する以外は、全く実施例
11と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、光学応答
速度を測定した。

その結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 575 300 174 比較例２ 実施例15で混合した液晶組成物Ｄをセル内に注入する
以外は、全く実施例11と同様の方法で強誘電性液晶素子
を作成し、光学応答速度を測定した。

その結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 784 373 197 実施例16 下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｆを
作成した。

更に、この液晶組成物Ｆに対して、以下に示す例示化
合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｇを
作成した。

液晶組成物Ｇをセル内に注入する以外は全く実施例11
と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、光学応答速
度を測定した。

その測定結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 536 292 161 比較例３ 実施例16で混合した液晶組成物Ｆをセル内に注入する
以外は全く実施例11と同様の方法で強誘電性液晶素子を
作成し、光学応答速度を測定した。

その結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 668 340 182 実施例17 実施例16で使用した例示化合物の代わりに、以下に示
す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組
成物Ｈを作成した。

この液晶組成物を用いた以外は全く実施例11と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例11と同様の方
法で光学応答速度を測定した。

その測定結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 510 291 156 実施例18 実施例16で使用した例示化合物の代わりに、以下に示
す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組
成物Ｊを作成した。

この液晶組成物を用いた以外は全く実施例11と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例11と同様の方
法で光学応答速度を測定した。

その測定結果を次に示す。

10℃ 25℃ 40℃ 応答速度（μsec） 520 280 152 実施例13〜18より明らかな様に、素子構成を変えた場
合でも本発明に係わる液晶組成物を含有する素子は、実
施例11と同様に、低温作動特性が非常に改善され、か
つ、応答速度の温度依存性が軽減されたものとなってい
る。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の液晶組成物を含有する素
子は、スイッチング特性が良好で、低温作動特性の改善
された液晶素子、及び応答速度の温度依存性の軽減され
た液晶素子とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の強誘電性液晶層を用いた液晶表示素子
の一例を示す断面概略図、第２図および第３図は強誘電
性液晶素子の動作説明のために、素子セルの一例を模式
的に表わす斜視図である。 １……強誘電性液晶層、２……ガラス基板 ３……透明電極、４……絶縁性配向制御層 ５……スペーサー、６……リード線 ７……電源、８……偏光板 ９……光源、I₀……入射光 Ｉ……透過光 21a……基板、21b……基板 22……液晶分子層、23……液晶分子 24……双極子モーメント（Ｐ_⊥） 31a,31b……電圧印加手段 33a……第１の安定状態 33b……第２の安定状態 34a……上向き双極子モーメント 34b……下向き双極子モーメント Ea……上向きの電界 Eb……下向きの電界

フロントページの続き (72)発明者 門叶 剛司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 中村 真一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式（Ｉ）で示される液晶性化合
   物。 一般式（Ｉ） （式中、X¹,X²のいずれか一方は水素原子で、他方はト
   リフルオロメチル基であり、Y¹,Y²はそれぞれ独立に水
   素原子，ハロゲン原子およびシアノ基から選ばれ、Ｚは または単結合、Ａは または単結合、Ｒは炭素原子数１〜18のアルキル基を示
   す。）
2. 【請求項２】下記一般式（Ｉ）で示される液晶性化合物
   の少なくとも一種を含有することを特徴とするカイラル
   スメクチック液晶組成物。 一般式（Ｉ） （式中、X¹,X²のいずれか一方は水素原子で、他方はト
   リフルオロメチル基であり、Y¹,Y²はそれぞれ独立に水
   素原子，ハロゲン原子およびシアノ基から選ばれ、Ｚは または単結合、Ａは または単結合、Ｒは炭素原子数１〜18のアルキル基を示
   す。）
3. 【請求項３】下記一般式（Ｉ）で示される液晶性化合物
   の少なくとも一種を含有するカイラルスメクチック液晶
   組成物を一対の電極基板間に配置してなることを特徴と
   する液晶素子。 一般式（Ｉ） （式中、X¹,X²のいずれか一方は水素原子で、他方はト
   リフルオロメチル基であり、Y¹,Y²はそれぞれ独立に水
   素原子，ハロゲン原子およびシアノ基から選ばれ、Ｚは または単結合、Ａは または単結合、Ｒは炭素原子数１〜18のアルキル基を示
   す。）