JP2775495B2 - 強誘電性液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強誘電性液晶材料に関する。さらに詳しく
は、スメクチツク液晶化合物と光学活性化合物とから成
り、自発分極値が20nCcm^-2以下でありながら、高速応答
性を有する強誘電性液晶組成物及びそれを用いた光スイ
ツチング素子に関する。

〔従来の技術〕

液晶化合物は表示素子用材料として広く用いられてい
るが、そうした液晶表示素子のほとんどはTN型表示方式
のものであり、液晶材料としてはネマチツク相に属する
ものを用いている。

TN型表示装置は受光型の為、目が疲れない、消費電力
が極めて少ないといつた特徴を持つ反面、応答が遅い、
見る角度によつては、表示が見えないといつた欠点があ
る。

該方式は、最近はフラツトデイスプレイとしての特徴
を生かす方向に転換しつつあり、特に高速応答性と視角
の広さが要求されている。

こうした要求に答えるべく液晶材料の改良が試みられ
てきた。しかし、他の発光型デイスプレイ（例えばエレ
クトロルミネツセンスデイスプレイ等）と比較すると、
TN表示方式では応答時間と視角の広さという点でかなり
の差が認められる。

受光型、低消費電力といつた液晶表示素子の特徴を生
かし、なおかつ発光型デイスプレイに匹敵する応答性を
確保する為にはTN型表示方式に代わる新しい液晶表示方
式の開発が不可欠である。

そうした試みの一つに強誘電性液晶の光スイツチング
現象を利用した表示方式がN.A.クラークとS.T.ラガウオ
ールにより提案された。｛アプライド フイジツクス
レターズ Appl.Phys.Lett.36,899,1980）参照｝ 強誘電性液晶は1975年にR.B.メイヤー等によつて、そ
の存在が初めて発表されたもので｛ジユルナルド フイ
ジーク（J.Phys.）36,69,1975参照｝液晶構造上からカ
イラルスクメチツクＣ相、カイラルスメクチツクＩ相、
カイラルスメクチツクＦ相、カイラルスメクチツクＧ
相、及びカイラルスメクチツクＨ相（以下各々S_C ^＊、S_F
^＊、S_I ^＊、S_G ^＊及びS_H ^＊相と略記する。）に属する。

カイラルスメクチツク相に於いては、分子は層を形成
しており、かつ分子は層面に対して、傾いており、螺旋
軸はこの層面に対して垂直である。

カイラルスメクチツク相では、自発分極が生じる為、
この層に平行に直流電界を印加すると、その極性に応じ
て分子は螺旋軸を回転軸として反転する。強誘電性液晶
を使用した表示素子はこのスイツチング現象を利用した
ものである。

カイラルスメクチツク相のうち現在特に注目されてい
るのは、S_C ^＊相である。

S_C ^＊相のスイツチング現象を利用した表示方式として
は、二つの方式が考えられる。一つの方式は、２枚の偏
光子を使用する複屈折型であり、他の一つの方式は、二
色性色素を利用するゲスト・ホスト型である。

この表示方式の特徴は、 （１）応答時間が非常に速い。

（２）メモリー性がある。

（３）視覚依存性が小さい。

等があげられ、高密度表示への可能性を秘めており、表
示素子として非常に魅力にあふれたものである。しか
し、この表示方式にも、現状では解決しなければならな
い問題が山積されている。

特に最近問題となつているのが、自発分極値の大きさ
とメモリー性との間の相関性、及び自発分極値の大きさ
とS_C ^＊相のスイツチングとの間の相関性である。

自発分極値が20nCcm^-2以上の強誘電性液晶材料を、絶
縁体層を有するセルに注入した場合、メモリー性が消失
する為に時分割駆動が不可能になるという非常に重要な
問題が発生している。

この異常挙動については、自発分極値が20nCcm^-2以上
の強誘電性液晶材料では、セル内部に於て、液晶分子の
双極子方向と逆方向に発生する電界（分極場又はイオン
場）により現れる逆電圧が、しきい値電圧よりも大きく
なる為、パルス電圧印加によるスイツチングができなく
なるということが報告されている（例えば、石川正仁
他：第14回液晶討論会p.100〜101（1988）或は、J.Dijo
net al.:SID 88 DIGEST p.246〜249（1988）参照）。

一般に、ポリイミド膜を絶縁体層として使用した場
合、上記の異常挙動を回避する為には、強誘電性液晶材
料の自発分極値は、20nCcm^-2以下、好ましくは15nCcm^-2
以下であることが必要であるとも言われている。また、
実用的には640×400ラインの表示素子に利用する場合、
特に要求されていることは、 （１）室温を含む広い温度範囲にて、S_C ^＊相を示すこと （２）応答時間が短い（150μsec以下）こと （３）配向性が良好であること である。現在のところ、自発分極値が20nCcm^-2以下であ
り、且つ上記の条件をすべて満足する強誘電性液晶材料
（液晶組成物）は殆んど得られていない。

例えば、特開昭61−291679号公報及びPCT国際公開WO8
6/06401号パンフレツトには、S_C相を有する非カイラル
な５−アルキル−２−（４−アルコキシフエニル）ピリ
ミジンを光学活性化合物と混合した強誘電性液晶組成物
が示されており、自発分極値も20nCcm^-2以下であり、室
温を含む広い温度範囲にてS_C ^＊相を示すことが記載され
ている。

また、前者には、該ピリミジン誘導体は非常に低粘性
である為、強誘電性液晶組成物に於て、ベースS_C混合物
として使用すると、光スイツチング素子の応答時間が短
縮できることが示されている。

また、特開昭61−291679号公報には、５−アルキル−
２−（４′−アルキルビフエニル−４）ピリミジンと前
記の５−アルキル−２−（４−アルコキシフエニル）ピ
リミジン及び光学活性化合物とからなる強誘電性液晶材
料も室温を含む広い温度範囲にてS_C ^＊相を示し、かつ応
答性向上にも有効であることが示されている。

しかしながら、特開昭61−291679号公報及びPCT国際
公開WO86/06401号パンフレツト記載の強誘電性液晶組成
物は、自発分極値の大きさ及びS_C ^＊相の温度範囲につい
ては、上記の要求を満たしているが、応答時間はまだ遅
く（300〜600μsec）、実用的であるとは言い難く、更
なる応答性の向上が熱望されている。

また、特開昭63−301290号には、S_C相を有する非カイ
ラルなピリミジン系化合物と本願（IV−２）式で表され
る光学活性化合物とからなる強誘電性液晶組成物が示さ
れており、室温を含む広い温度範囲にて、S_C ^＊相を示
し、しかも非常に高速応答を示すことが記載されてい
る。例えば、実施例５に記載の強誘電性液晶組成物は、
５〜52℃の広い範囲にてS_C ^＊相を示し、応答時間も100
μsecであり、上記の要求を満足しており、前述の特開
昭61−291679号公報或はPCT国際公開WO86/06401号パン
フレツト記載の強誘電性液晶組成物と比べると非常に実
用的であると思われる。

しかしながら、特開昭63−301290号明細書記載の強誘
電性液晶組成物についても実用する際には、大きな問題
点がある。即ち、コレステリツク相を有しておらず、現
在、TN液晶材料で使われている配向技術では、均一な配
向が得られていないという点である。

現在、強誘電性液晶材料の配向方法としては、シアリ
ング法、温度勾配法及び表面処理法の３通りの方法が試
みられている。シアリング法はスメクチツクＡ相でせん
断応力をかけることにより配向させるものであり、温度
勾配法はスメクチツク相が一次元結晶と見なし得ること
に着目したエピタキシヤル結晶成長法に類似した方法で
ある。表面処理法は、TN液晶材料の配向に実用されてお
り、セルの基板上にポリイミド膜等の高分子膜を塗布
し、その表面をラビング処理して、液晶分子を配列させ
る方法である。工業的な液晶表示素子製造の観点から
は、表面処理法によつて液晶分子を配向するのが望まし
い。

強誘電性液晶材料の相転移の型には、次の４種の形態
がある。即ち、 ａ） I_SO相→S_C ^＊相 ｂ） I_SO相→Ｎ^＊相→S_C ^＊相 ｃ） I_SO相→S_A相→S_C ^＊相 及び ｄ） I_SO相→Ｎ^＊相→S_A相→S_C ^＊ （ここでI_SO相は等方性液体相、Ｎ^＊相はコレステリツ
ク相、S_A相はスメクチツクＡ相を示す） の四種類である。

この中で、現状の配向技術（表面処理法）をそのまま
利用できるものはｄ）で示される相転移系列を有するも
のである（例えば、特開昭61−250086号公報等参照）。
よつて、ｄ）で示される相転移型を有する強誘電性液晶
材料が非常に望まれている。

前述の特開昭63−301290号明細書記載の強誘電性液晶
組成物は、コレステリツク相を有しておらず、これらの
組成物を均一に配向させる為には、シアリング法あるい
は温度勾配法を使用しなければならず、配向させるに
は、長時間を必要とし、容易には配向できない。また、
現状の配向技術をそのまま利用できない為、新たな設備
投資も必要であり、とても実用的であるとはいいがた
い。

以上のことから明らかなように、現在知られている強
誘電性液晶材料は、まだ実用的であるとはいいがたく、
更なる特性の向上が熱望されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、特開昭61−291679号公報に記載の発明
をさらに改良すべく努力した結果、以下に示す如き化合
物を組み合わせることにより、自発分極値が20nCcm^-2以
下であり、室温を含む広い温度範囲にてS_C ^＊相を示し、
しかも高速応答性を有する強誘電性液晶組成物が得られ
ることを見い出し、本発明を完成した。

前述したことから明らかなように、本発明の第一の目
的は、自発分極値が20nCcm^-2以下であり、室温を含む広
い温度範囲にてS_C ^＊相を示し、かつ表面処理法によつて
配向させることができ、しかも高速応答性を有する強誘
電性液晶組成物を提供することにあり、第二の目的は、
上記の液晶組成物を用いた応答性に優れた光スイツチン
グ素子を提供することにある。

〔課題を解決する為の手段〕

即ち、本発明の第一は、後記の第（１）項に記載され
る。その態様を後記の第（２）項ないし第（６）項に記
載する。

（１）後記されるＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの四つの成分からな
り、各成分の含量が四成分の合計量に対して、Ａ成分が
76〜95重量％、Ｂ成分が２〜10重量％、Ｃ成分が１〜６
重量％、Ｄ成分が２〜８重量％である強誘電性スメクチ
ツクＣ液晶組成物。

但し、Ａ成分は一般式 （式中、R¹及びR²はそれぞれ炭素数１〜18の同一又は相
異なるアルキル基を示す。） 又は一般式 （式中、R³及びR⁴はそれぞれ炭素数１〜18の同一又は相
異なるアルキル基もしくはアルコキシ基を示す。）で表
わされ、かつ、スメクチツクＣ相を有する化合物から選
ばれた少くとも一つの化合物であり、 Ｂ成分は、一般式 （式中、R⁵は炭素数１〜18のアルキル基又はアルコキシ
基を示し、Ｘは を示し、Ｙは水素原子又はハロゲン原子を示し、＊は不
斉炭素原子を示す。）で表わされる光学活性化合物であ
り、 Ｃ成分は、後記される四つの一般式のいずれかで表わさ
れる光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物
であり、 （これらの式において、R⁶及びR⁸はそれぞれ独立に炭素
数１〜18のアルキル基又はアルコキシ基を示し、R⁷及び
R⁹はそれぞれ独立に炭素数２〜18のアルキル基又は炭素
数１〜18のアルコキシ基を示し、＊は不斉炭素原子を示
す。）、 Ｄ成分は一般式 （式中、R¹⁰は炭素数１〜18のアルキル基又はアルコキ
シ基を示し、Ｚは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基
を示し、＊は不斉炭素原子を示す。）で表わされる光学
活性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物である。

（２）前記の第（１）項においてＡ成分が、一般式 （式中、R¹は炭素数６〜18の直鎖のアルキル基を、R²は
炭素数７〜18の直鎖のアルキル基をそれぞれ示す。）又
は一般式 （式中、R³は炭素数４〜18の直鎖のアルコキシ基又は炭
素数５〜18の直鎖のアルキル基を示し、R⁴は炭素数４〜
18の直鎖のアルキル基を示す。）で表わされ、かつスメ
クチツクＣ相を有する化合物から選ばれた少くとも一つ
の化合物である強誘電性スメクチツクＣ液晶組成物。

（３）前記の第（１）項において、Ａ成分が、一般式 （式中、R¹は炭素数６〜14の直鎖のアルキル基を、R²は
炭素数７〜14の直鎖のアルキル基をそれぞれ示す。）又
は、一般式 （式中、R³は炭素数４〜14の直鎖のアルコキシ基又は炭
素数５〜15のアルキル基を示し、R⁴は炭素数４〜15のア
ルキル基を示す。）で表わされ、かつスメクチツクＣ相
を有する化合物から選ばれた少くとも一つの化合物であ
る、強誘電性スメクチツクＣ液晶組成物。

（４）特許請求の範囲第（１）項において、Ｂ成分が一
般式 （式中、R⁵は炭素数４〜12の直鎖のアルキル基又はアル
コキシ基を示し、Ｘ及びＹは前記した意味をもつ。）に
て表わされる光学活性化合物から選ばれた少くとも一つ
の化合物である、強誘電性スメクチツクＣ液晶組成物。

（５）前記の第（１）項において、Ｃ成分が後記の四つ
の一般式のいずれかで表わされる光学活性化合物から選
ばれた少くとも一つの化合物である、強誘電性スメクチ
ツクＣ液晶組成物。

（これらの式において、R⁶及びR⁸はそれぞれ独立に炭素
数３〜14の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示し、
R⁷およびR⁹はそれぞれ独立に炭素数２〜８の直鎖のアル
キル基又はアルコキシ基を示す。） （６）特許請求の範囲第（１）項において、Ｄ成分が一
般式 （式中、R¹⁰は炭素数４〜12の直鎖のアルキル基又はア
ルコキシ基を示し、Ｚは水素原子、フツ素原子又はシア
ノ基を示す。）にて表わされる光学活性化合物から選な
れた少くとも一つの化合物である、強誘電性スメクチツ
クＣ液晶組成物。

本発明の第二は、 （７）前記の第（１）項ないし第（６）項のいずれか一
項に記載の強誘電性スメクチツクＣ液晶組成物を用いる
光スイツチング素子、 である。

本発明は、一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表されるＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ成分化合物の優れた特性を組み合わせることに基
づいている。

以下に各成分の優れた特性について詳しく説明する。

本発明における、Ａ成分であり、一般式（Ｉ）及び
（II）で表される化合物は非カイラルな化合物である
が、S_C等の相を有し、また、非常に低い粘性を有してい
る為に、ベースのスメクチツク相組成物の成分として非
常に有用なものである。その有用性については、本発明
者らは既に特開昭61−291679号公報にて述べているが、
本発明の目的の強誘電性液晶組成物の成分としても非常
に有効なものである。

本発明のＡ成分である二環のピリミジン化合物として
は、（Ｉ）式でR¹が直鎖のアルキル基である物が好まし
く、その炭素数が６〜18である物が好ましく、炭素数６
〜14の物がより好ましい。（Ｉ）式でR²が直鎖のアルキ
ル基である物が適当で、その炭素数が７〜18である物が
好ましく、炭素数が７〜14の物がより好ましい。これら
の二環のピリミジン化合物としては、（Ｉ）式でR¹及び
R²の炭素数の合計が14〜20である物がより好適である。

また、三環のピリミジン化合物としては、（II）式で
R³及びR⁴が直鎖のアルコキシ基又はアルキル基である物
が好ましい。その中で、R³が炭素数４〜18のアルコキシ
基又は炭素数５〜18のアルキル基である物が好ましく、
炭素数４〜14のアルコキシ基又は炭素数５〜15のアルキ
ル基である物がより好ましい。またR⁴が炭素数４〜18の
アルキル基である物が好ましく、炭素数４〜15のアルキ
ル基である物がより好ましい。

概して、（Ｉ）式の化合物には透明点の低い、従つて
S_C相も低い温度領域にある物が多く、（II）式の化合物
には比較的高温領域に液晶相を持つ物が多い。

例えば、一般式（Ｉ）に於て、R¹＝C₆H₁₃−、R²＝C₈H
₁₇−で表される化合物の相転移温度は、Cr 26 S_C 47 S_A
58 N 65 I_SOであり（ここでＮはネマチツク相を示す）
比較的低温域にてS_C相を示し、一方、一般式（II）に於
て、R³＝C₇H₁₅−、R⁴＝C₈H₁₇−で表される化合物の相転
移温度は、Cr 58 S_C 134 S_A 144 N 157 I_SOであり、比
較的高温域にてS_C相を示す。よつて、一般式（Ｉ）で表
される化合物と一般式（II）で表される化合物とを組み
合わせることにより、低温度域から高温度域までの広い
温度域に渡り、S_C相を有するベースS_C混合物が得られ
る。

本発明ではＡ成分を（Ｉ）式の化合物だけで構成する
ことも、また（II）式の化合物だけで構成することも可
能である。この場合、当該分野の技術者に知られている
経験則を活用して所望の液晶相温度領域を実現できる。
例えば、（II）式の化合物だけをＡ成分とする場合、経
験的に知られている、同族体化合物からなる成分の数を
増加することにより共融点が降下する効果を利用でき
る。

Ａ成分として（Ｉ）式の化合物と（II）式の化合物と
を併せて用いる場合、両者の好ましい混合割合は重量比
で、（Ｉ）式化合物３に対し（II）式化合物１〜９であ
る。より好ましい両者の割合は2:1〜0.6:1である。

Ａ成分は、本発明に於いては、ベースS_C化合物として
の役割を果たしている為Ａ成分の濃度範囲はＡ、Ｂ、Ｃ
及びＤの各成分の合計量の76重量％以上が望ましい。

Ａ成分の含量がＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの４成分の合計量の
76重量％未満では、他の成分としてカイラルスメクチツ
クＣ相に乏しい化合物を多く混合した場合に得られる組
成物のS_C ^＊相領域が著しく狭くなつたり、また得られる
強誘電性組成物の自発分極が20nCcm^-2を越えたりするこ
とがあるので好ましくない。またＡ成分の含量はＡ、
Ｂ、Ｃ及びＤの各成分の合計量の95重量％以下であるこ
とが望ましい。Ａ成分の含量が95重量％を越えることは
他の成分の割合が低下することになり、得られる組成物
のS_C ^＊相におけるらせんピツチまたは自発分極の大きさ
を所望の値にできない懸念がある。

本発明のＡ成分である一般式（Ｉ）或は（II）で表さ
れる非カイラル化合物中、S_C相を示すものとしては、以
下の表１及び表２で示される化合物が代表的な化合物と
して挙げられる。

本発明の強誘電性液晶組成物のＡ成分として用いられ
る一般式（Ｉ）或は（II）で表される非カイラルな化合
物としては、S_C相を有するものが好ましい。S_C相を示さ
ない（Ｉ）又は（II）の同族体化合物であつても、得ら
れる強誘電性液晶組成物のS_C ^＊相温度範囲を著しく縮小
しない範囲の量に限り、粘性低減或はS_C ^＊相温度範囲を
調整する意図でＡ成分以外の成分として用いることがで
きる。

本発明におけるＢ成分である、一般式（III）で表さ
れる光学活性化合物は、本出願人が先に特許出願し、既
に公開されたカイラル化合物であり（例えば、特開昭61
−43号公報、特開昭61−210056号公報参照）、高温域に
てS_C ^＊相を示し、又、自発分極値も非常に大きい化合物
である。

例えば、一般式（III）に於いて、R⁶＝C₆H₁₃O−、 Ｙ＝−Ｈで表される化合物の相転移温度は、Cr 71 S_C ^＊
98 N^＊ 123 I_SOであり、自発分極値は110nCcm^-2（Ｔ−
T_C＝−30℃）である。また、R⁶＝C₈H₁₇O−、 Ｙ＝−Ｆで表される化合物の相転移温度は、Cr 52 S_C ^＊
104 N^＊ 109 I_SOであり、自発分極値は、132nCcm
^-2（Ｔ−T_c＝−30℃）である。一般に強誘電性液晶組成
物の応答時間（τ）、自発分極値（Ps）、粘度（η）の
間には、 （Ｅは液晶セルに印加される電界強度を表す） なる関係が存在する。従つて、低粘性な化合物であると
同時に、自発分極値が大きい化合物が望まれる。

Ｂ成分である、一般式（III）で表される化合物はそ
のような特徴を有する化合物であり、本発明の強誘電性
液晶組成物においては、高速応答性の出現、および組成
物のS_C ^＊相上限温度向上という重要な役割を果している
化合物である。

Ｂ成分として不斉炭素に関する絶対配置がＳ型である
光学活性液晶を用いる理由は、後述するＣ成分により誘
起される自発分極を相殺しないためである。（III）式
の化合物の対掌体であるＲ型の化合物はＣ成分が誘起す
るPsを相殺する方向に作用するので本発明の成分として
は適当でない。

本発明のＢ成分である、一般式（III）で表される化
合物としては、不斉炭素に関する絶対配置がＳ型である
以下に示される化合物を代表的な化合物としてあげるこ
とができる。

本発明におけるＣ成分である一般式（IV−1a）ないし
（IV−2b）で表される化合物は、カイラルな化合物であ
り、本出願人により先に特許出願された（特開昭64−50
号、特開昭63−267763号）化合物であり、自発分極値が
非常に大きい（約300nCcm^-2）化合物である為、本発明
の目的の強誘電性液晶組成物に於いて、高速応答性を出
現させるという重要な役割を演じている（例えば、R⁸＝
C₆H₁₃O−、R⁹＝−OC₄H₉の場合、相転移温度:Cr 88 S_C ^＊
104 N^＊ 113 I_SO、自発分極値:378nCcm^-2（Ｔ−T_C＝−
30℃））。

Ｃ成分として用いられる光学活性化合物は、その２−
置換プロポキシ基の２−Ｃにおける絶対配置がＳ型の化
合物である。この化合物はそれ自体が液晶相を示さない
物であつてもこれを（Ｉ）式のスメクチツクＣ液晶に混
合すると混合物に大きな自発分極を誘起することができ
る。Ｃ成分により誘起される自発分極の方向はＢ成分が
もたらす自発分極と同じ方向を持つので、Ｂ成分とＣ成
分の各々の少い添加量によつて所望のPsが達成できる。

成分として（III）式の光学活性化合物の混合割合
は、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの各成分の合計量に対し２〜10重
量％が好適である。Ｃ成分として（IV−1a）式ないし
（IV−2b）式で表わされる光学活性化合物を用いるとき
その含量は各成分の合計量の１〜５重量％が適当であ
る。Ｂ成分又はＣ成分の含量がそれぞれ10重量％又は５
重量％を越えると得られる組成物に粘性上昇を生じた
り、その自発分極値が20nCcm^-2を大きく越えたりするこ
とがあるので好ましくない。また、Ｂ成分とＣ成分との
合計含量が、全成分合計量の14重量％以下であることが
望ましい。得られる組成物の自発分極値をより望ましい
15nCcm^-2以下の値とするには、Ｂ成分及びＣ成分の合計
含量が13重量％を越えないことが望ましい。Ｂ成分又は
Ｃ成分の含量がそれぞれ２重量％未満又は１重量％未満
では得られる組成物に充分に大きいPsを誘起できないの
で好ましくない。

一般式（IV−1a）ないし（IV−2b）で表される化合物
としては、S_C ^＊相を有することが好ましいが、この化合
物群は、前述のＡ成分である一般式（Ｉ）あるいは（I
I）で表される化合物と相溶性がよく、化合物自体がS_C
^＊相を有しなくても、Ａ成分と混合することにより、広
い温度範囲にわたつてS_C ^＊相を示し、また大きなPsを示
す。よつて、S_C ^＊相を示さない化合物であつても本発明
の目的の強誘電性液晶組成物に使用できる。本発明のＣ
成分である、一般式（IV−1a）ないし（IV−2b）で表さ
れる化合物としては、以下に示す化合物を代表的な化合
物として挙げることができる。

本発明におけるＤ成分である一般式（Ｖ）で表される
化合物は、例えば特開昭61−210056号又は特開昭63−23
3966号に記載の方法に従つて調製できる。この化合物は
カイラルな化合物であるが、自発分極値は余り大きくな
く、本発明に於いては、螺旋ピツチを調節する役割を果
している。一般式（Ｖ）で表される化合物は、光学活性
部位の絶対配置がＳ型であり、S_C ^＊相及びＮ^＊相におけ
る螺旋の捻れ方向が右であり、上述したＣ成分である一
般式（IV−1a）ないし（IV−2b）で表される化合物によ
り生じるS_C ^＊相又はＮ^＊相におけるらせんの捻れ方向と
逆である。従つて一般式（Ｖ）で表される化合物で表さ
れる化合物をＣ成分とともに添加することにより、螺旋
ピツチの長い強誘電性液晶が得られる。

Ｂ成分の液晶化合物もＣ成分及びＤ成分の化合物と同
様に得られる混合物のS_C ^＊相またはＮ^＊相においてらせ
んを生じる力（以下旋回能と呼ぶ）を有するが、その旋
回能はＣ成分及びＤ成分の旋回能ほどには大きくないの
で、本発明の組成物のS_C ^＊相またはＮ^＊相におけるらせ
んピツチに大きな影響を与えることはない。Ｂ成分の旋
回能の方向はＮ^＊相においてはＤ成分の旋回能と同じで
ある。S_C ^＊相におけるＢ成分化合物の旋回能の方向は、
（III）式でＸが である化合物についてはＤ成分の旋回能と同じだが、
（III）式でＸが である化合物についてはＤ成分の旋回能とは逆向きであ
る。

また、一般式（Ｖ）で表される化合物の自発分極の向
きは、光学活性部位の絶対配置がＳ型の場合＋型であり
（但し、一般式（Ｖ）に於いて、Ｚ＝−CNなる化合物の
自発分極の向きは一型）、一般式（III）、（IV−1a）
ないし（IV−2b）で表される化合物の自発分極の向きと
逆であるが、一般式（Ｖ）で表される化合物の自発分極
値は非常に小さく（約1nCcm^-2）、また、使用濃度も少
ない為、本発明の目的の強誘電性液晶組成物に於いて、
高速応答性の出現を妨げるような悪影響を及ぼすことは
ない。Ｄ成分であり、一般式（Ｖ）で表される化合物と
しては、以下に示す化合物を代表的な化合物として挙げ
ることができる。

以上のようなＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ各成分の特性を生かして
目的とする特性の優れた液晶組成物を得る為の各成分の
割合は、種々検討した結果、前述したごとく、Ａ成分が
76〜95重量％、Ｂ成分が５〜10重量％、Ｃ成分が１〜５
重量％、Ｄ成分が２〜８重量％の範囲が好適である。

以上に述べたように本発明においては、Ｂ成分として
不斉中心における絶対配置がＳ型の光学活性化合物を用
い、Ｃ成分として２−置換プロポキシ基を持ちその不斉
中心である２−Ｃにおける絶対配置がＳ型の光学活性化
合物を用いることによつて、両成分の自発分極の向きが
互いに同一であるように保たれている。本発明の目的
は、本発明におけるＢ成分及びＣ成分に代りそれらの対
掌体である、前述の不斉中心における絶対配置がＲ型で
ある光学活性化合物をそれぞれ用いることによつても達
成できることは明白である。すなわち、Ｂ成分の光学活
性化合物の対掌体は既にあり、そのPsの向きはＢ成分化
合物と逆であり、またＣ成分の光学活性化合物の前述の
不斉中心における対掌体は前記した特開昭64−50号及び
特開昭63−26776号の公報に記載の方法に準じて原料に
その対掌体の光学活性化合物を用いることによつて調製
することが可能であり、その光学活性化合物が発現する
Psの向きはＣ成分化合物とは逆であることが確信できる
からである。

〔実施例〕 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定される物ではな
い。

本発明の組成物の各種の特性の測定は、次の方法で行
つた。

自発分極の大きさ（Ps）は、ソーヤ・タウア法にて測
定し、傾き角（θ）はホモジニアス配向させたセルに臨
界電界以上の十分高い電場を印加し、螺旋構造を消滅さ
せ、電場の極性を反転したときの直交ニコル下における
消光位の移動角（２θに対応）より求めた。

応答時間は、配向処理を施した、電極間隔が10μｍの
セルに各組成物を注入し、ピークツーピーク電圧100V、
周波数1KHzの矩形波を印加した時の透過光強度の変化か
ら測定した。

S_C ^＊相におけるらせんピツチ（ｐ）は、セル厚約200
μｍのホモジニアス配向を施したセルを使用し、偏光顕
微鏡下で螺旋ピツチに対応する縞模様（デカイラリゼイ
シヨンライン）の間隔を直接測定することにより求め
た。

実施例１〜５ 表３に本発明の強誘電性液晶組成物の実施例１〜５に
おける組成を表４にその特性値を示す。なお、表３中の
各組成は、重量％を意味する。

実施例６ 実施例１で調製した強誘電性液晶組成物を、配向処理
剤としてポリイミドを塗布し、表面をラビングして平行
配向処理を施した、セルギヤツプ２μｍの透明電極を備
えたセルに注入し、この液晶セルを直交ニコル状態に配
置した２枚の偏光子の間に挾み、0.5Hz、20Vの低周波の
矩形波を印加したところ、非常にコントラストの良い
（コントラスト比1:15）、明瞭なスイツチング動作が観
察され、応答時間が25℃で80μsecと非常に応答の速い
液晶表示素子が得られた。

実施例７ 実施例４で調製した強誘電性液晶組成物に、次式 で表される、アントラキノン系色素Ｄ−16（BDH社製）
を３重量％添加して、ゲスト・ホスト型にした組成物を
調製した。この組成物を実施例６と同様な処理を施した
セルギヤツプ７μｍのセルに注入し、１枚の偏光子を偏
光面が分子軸に平行になるように配置し、0.5Hz、40Vの
低周波の交流を印加したところ、非常にコントラストの
良い（コントラスト比1:10）、明瞭なスイツチング動作
が観察され、25℃に於ける応答時間が130μsecと極めて
応答の速いカラー液晶表示素子が得られた。

〔発明の効果〕

本発明のごとく液晶化合物を組み合わせることによつ
て、自発分極値が20nCcm^-2以下でありながら、高速応答
性を有し、なおかつ室温を含む広い温度範囲にてS_C ^＊相
を示す強誘電性液晶組成物とすることが出来た。

また本発明の液晶組成物を使用した光スイツチング素
子は、複屈折型表示方式でも、ゲスト・ホスト型表示方
式でも非常にコントラストの良い明瞭なスイツチング動
作をして、極めて応答の速い液晶表示素子である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−301290（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−123890（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−178588（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−139689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137983（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 19/46

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後記されるＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの四つの成分
   からなり、各成分の含量が四成分の合計量に対して、Ａ
   成分が76〜95重量％、Ｂ成分が２〜10重量％、Ｃ成分が
   １〜５重量％、Ｄ成分が２〜８重量％である強誘電性ス
   メクチックＣ液晶組成物。 但し、Ａ成分は一般式 （式中、R¹及びR²はそれぞれ炭素数１〜18の同一又は相
   異なるアルキル基を示す。） 又は一般式 （式中、R³及びR⁴はそれぞれ炭素数１〜18の同一又は相
   異なるアルキル基もしくはアルコキシ基を示す。）で表
   され、かつ、スメクチックＣ相を有する化合物から選ば
   れた少なくとも一つの化合物であり、 Ｂ成分は、一般式 （式中、R⁵は炭素数１〜18のアルキル基又はアルコキシ
   基を示し、Ｘは を示し、Ｙは水素原子又はハロゲン原子を示し、＊は不
   斉炭素原子を示す。）で表される光学活性化合物であ
   り、 Ｃ成分は、後記される四つの一般式のいずれかで表され
   る光学活性化合物から選ばれた少なくとも一つの化合物
   であり、 （これらの式において、R⁶及びR⁸はそれぞれ独立に炭素
   数１〜18のアルキル基又はアルコキシ基を示し、R⁷およ
   びR⁹はそれぞれ独立に炭素数２〜18のアルキル基又は炭
   素数１〜18のアルコキシ基を示し、＊は不斉炭素原子を
   示す。） Ｄ成分は一般式 （式中、R¹⁰は炭素数１〜18のアルキル基又はアルコキ
   シ基を示し、Ｚは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基
   を示し、＊は不斉炭素原子を示す。）で表される光学活
   性化合物から選ばれた少なくとも一つの化合物である。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項においてＡ成分
   が、一般式 （式中、R¹は炭素数６〜18の直鎖のアルキル基を、R²は
   炭素数７〜18の直鎖のアルキル基をそれぞれ示す。）又
   は、一般式 （式中、R³は炭素数４〜18の直鎖のアルコキシ基又は炭
   素数５〜18の直鎖のアルキル基を示し、R⁴は炭素数４〜
   18の直鎖のアルキル基を示す。）で表され、かつスメク
   チックＣ相を有する化合物から選ばれた少なくとも一つ
   の化合物である、強誘電性スメクチックＣ液晶組成物。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項において、Ａ成
   分が、一般式 （式中、R¹は炭素数６〜14の直鎖のアルキル基を、R²は
   炭素数７〜14の直鎖のアルキル基をそれぞれ示す。）又
   は、一般式 （式中、R³は炭素数４〜14の直鎖のアルコキシ基又は炭
   素数５〜15のアルキル基を示し、R⁴は炭素数４〜15のア
   ルキル基を示す。）で表され、かつスメクチックＣ相を
   有する化合物から選ばれた少なくとも一つの化合物であ
   る、強誘電性スメクチックＣ液晶組成物。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第（１）項において、Ｂ成
   分が、一般式 （式中、R⁵は炭素数４〜12の直鎖のアルキル基又はアル
   コキシ基を示し、Ｘ及びＹは前記した意味をもつ。）に
   て表される光学活性化合物から選ばれた少なくとも一つ
   の化合物である、強誘電性スメクチックＣ液晶組成物。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第（１）項において、Ｃ成
   分が後記の四つの一般式のいずれかで表される光学活性
   化合物から選ばれた少なくとも一つの化合物である、強
   誘電性スメクチックＣ液晶組成物。 （これらの式において、R⁶及びR⁸はそれぞれ独立に炭素
   数３〜14の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示し、
   R⁷およびR⁹はそれぞれ独立に炭素数２〜８の直鎖のアル
   キル基又はアルコキシ基を示す。）
6. 【請求項６】特許請求の範囲第（１）項において、Ｄ成
   分が一般式 （式中、R¹⁰は炭素数４〜12の直鎖のアルコキシ基又は
   アルコキシ基を示し、Ｚは水素原子、フッ素原子又はシ
   アノ基を示す。）にて表される光学活性化合物から選ば
   れた少なくとも一つの化合物である、強誘電性スメクチ
   ックＣ液晶組成物。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第（１）項ないし第（６）
   項のいずれか一項に記載の強誘電性スメクチックＣ液晶
   組成物を用いる光スイッチング素子。