JPH02218788A - 強誘電性液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学的表示材料として有用な新規液晶組成
物に関するもので、特に強誘電性を有する液晶材料を提
供するものであり、従来の液晶材料と比較して、特に応
答性、メモリー性にすぐれた液晶表示素子への利用可能
性を有する液晶材料を提供するものである。

〔従来技術〕

現在、広く用いられている液晶表示素子は主にネマチッ
ク液晶を利用したＴＮ型と呼ばれるものであって、多く
の長所・利点を有しているもののその応答性においては
、ＣＲＴなどの発光型の表示方式と比較すると、格段に
遅いという大きな欠点があった。ＴＮ型以外の液晶表示
方式も多（検討されているが、その応答性における改善
はなかなかなされていない。

ところが、強誘電性スメクチック液晶を利用した液晶デ
バイスでは、従来のＴＮ型液晶表示素子の１００〜１０
００倍の高速応答が可能で、かつ多安定性を有するため
、電源を切っても表示の記憶が得られる（メモリー効果
）ことが、最近明らかになった。このため、光シヤツタ
ーやプリンターヘッド、薄型テレビ等への利用可能性が
極めて大きく、現在、各方面で実用化に向けて開発研究
がなされている。

強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のキラルスメ
クチック相に属するものであるが、その中でも、実用的
に望ましいものは、最も粘度の低いキラルスメクチック
Ｃ（以下、ＳＣ”と省略する。）相と呼ばれるものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

Ｓ００相を示す液晶化合物（以下、ＳＣ２化合物という
。）はこれまでにも検討されてきており、既に数多くの
化合物が合成されている。しかしながら、これらのＳＣ
“化合物には単独では強誘電性液晶表示用光スイツチン
グ素子として用いるための以下の条件、即ち、 （イ）室温を含む広い温度範囲で強誘電性を示すこと （ロ）高温域において適当な相系列を有すること （ハ）特にキラルネマチック（以下、Ｎ“と省略する。

）相において長い螺旋ピッチを示すこと（ニ）適当なチ
ルト角を持つこと （ホ）粘性が小さいこと （へ）自発分極がある程度以上大きな値であること さらに （ト）（ロ）及び（ハ）の結果として良好な配向を示す
こと （チ）（ホ）及び（へ）の結果として、高速の応答性を
示すこと をすべて満足するようなものは知られていなかった。

そのため、現在では、ＳＣ１相を示す液晶組成物（以下
、Ｓ０８液晶組成物という。）が検討用等に用いられて
いるのが、実情である。

良好な配向性を得るためには、例えば、特開昭６１−１
５３６２３号公報等に示されているように、ＳＣ０相の
高温域にＮ”相を有する液晶において、Ｎ９相の螺旋ピ
ッチの長さを大きくする方法が一般的に有力である。こ
の場合にＳ０８相とＮ０相の中間の温度域にスメクチッ
クＡ（以下、ＳＡと省略する。）相を有する場合に配向
はより良好となり、螺旋ピッチを太き（するには、左螺
旋を生じさせる光学活性物質と、右螺旋を生じさせる光
学活性化合物を組み合せて用いればよいことも知られて
いる。（ネマチック（以下、Ｎと省略する。）液晶に光
学活性物質を添加して生じる螺旋ピッチを任意の長さに
調整することは既に公知の技術である。）しかし、これ
らの技術によっては良好な配向性は得られるものの、高
速応答性が得られるわけではなかった。

高速応答性を示すには、例えば、第１２回液晶討論会に
おける特別講演（同討論会予稿集Ｐ、９Ｂ）で示されて
いるように、低粘性のスメクチックＣ（以下、ＳＣと省
略する。）相を示す母体の液晶組成物（以下、ＳＣ母体
液晶という。）に、自発分極（以下、Ｐｓと省略する。

）の大きいＳＣ＊化合物を添加する方式が優れている。

この方式によれば、螺旋を生じさせる光学活性化合物の
割合が少なくなるため、螺旋ピッチは比較的長くなる・
が、配向性が良好となるほど螺旋ピッチを長くしようと
すると光学活性化合物の添加量を少量にする必要があり
、そのため自発分極が小さくなりすぎ、高速応答性が得
られな（なってしまう問題点があった。

また、ＳＣ母体液晶としてこれまで用いられてきたもの
は、例えば、ジャパン・デイスプレィ′８６講演予稿集
（３５２ページ〜）又は特開昭６２−５８３号公報に記
載されている。

（Ｒ，Ｒ’はアキラルなアルキル基を表わす。）（Ｒ，
Ｒ’は上記と同様、） の如く、化合物自身又はその同族体が、ＳＣ相を示すも
のに限られるか、又はそれに加えて分子長軸に対して垂
直方向に強いダイポール（分極）を示すような液晶化合
物を添加した組成物であり、ＳＣ相の温度範囲を広く保
つと粘性が大きくなり、粘性を小さくするとＳＣ相の温
度範囲が狭くなるという問題点があった。

従って、従来技術では良好な配向性と高速応答性を同時
に実現するのは困難なことであった。

本発明が解決しようとする課題は、高速応答性及び配向
性においてともに充分に満足できる強誘電性液晶組成物
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、以下に示す中温域
母体液晶から成るＳＣ母体液晶に、−数式（Ａ） は各々独立的に（Ｒ）配置又は（Ｓ）配置の不斉炭素原
子を表わす、Ｘは一般式（Ｂ） −数式 又は−数式（Ｄ） で表わされる光学活性化合物の少なくとも１種を構成成
分として含有するキラルドーパントを添加して成る室温
を含む広い温度範囲でＳ００相を示すＳＣ０液晶組成物
を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒ”及びＲゝは各々独立的に炭
素原子数２〜１０のアルキル基を表わし、ｌは０〜１０
の整数を表わす。Ｚａは一〇−−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−−
ｃｏ−又は単結合を表わし、Ｚゝは−ＣＯＯ−又は−〇
−を表わす　Ｃ１１及びＣ″１１５１１５員環環の炭化
水素環を表わすが、環中の任意の１〜２個の−ＣＨ＝は
、−Ｎ＝又は−Ｃ＝に置換されていても良く、また、環
中の任意の１〜２個の一〇〇を−は、 一〇− −Ｎｌ（− 特に好ましくは、−数式（Ａ）において、Ｘが一般式（
Ｅ） されていても良い。Ｙｌ　はフッ素原子、塩素原子、シ
アノ基、メチル基、メトキシ基を表わし、Ｚ１Ｚ！又は
Ｚ３は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯＣＴｏｏ
　　　　０Ｃｔｂ　　　　Ｃ１（ｚｃ）Ｉｔ−５−Ｃ−
又は−ＣＨ＝ＣＨ−を表わし、Ｚ４は一〇）１！− −ｃｔ＋ｚ−ｃ−１−Ｓ−１又は−〇−を表わし、ｍ及
び ｎは各々独°立的にＯ又はｌを表わす。）で表わされる
液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わす。

量的に水素原子、フッ素原子、塩素原子又はシアノ基を
表わすが、Ｙ２とＹ３が同時に水素原子を表わすことは
ない。ＺＩ　　　Ｚ！及びｍは前記と同じものを表わす
。） で表わされる化合物である。

本発明で使用するＳＣ母体液晶は、そのＳＣ相の高温側
において、降温時に、 （イ）Ｉ（等方性液体）相→Ｎ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相
系列を有するもの （ロ）■相→ＳＡ相→ＳＣ相の相系列を有するもの （ハ）■相→Ｎ相→ＳＣ相の相系列を有するもの 又は （ニ）■相→ＳＣ相の相系列を有するもののいずれかの
相系列を有するものが用いられるが、（イ）〜（ニ）の
選択は、同時に用いるキラルドーバントによって異なる
。最も繁用性のあるのは（イ）であり、キラルドーパン
トのネマチック性（ＳＣ母体液晶に添加した場合に、Ｎ
″１相の温度範囲を広げ、ＳＡ相の温度範囲を狭くしや
すい傾向）が強い場合には（ロ）を、キラルドーパント
のスメクチックＡ性（ＳＣ母体液晶に添加した場合に、
ＳＡ相の温度範囲を広げ、Ｎ０相の温度範囲を狭くしや
すい傾向）が強い場合には（ハ）を、また、ＳＣ性が弱
く、Ｎ＊相やＳＡ相の温度範囲を広げやすい場合などに
は（ニ）を用いるのが、最も適している。重要であるの
はＳＣ”液晶組成物とした場合の相系列であって、−射
的には、■→Ｎ０→ＳＡ−＋ＳＣ“の相系列が配向の点
で有利である。一方、■→Ｎ０→Ｓ００の相系列も配向
制御方法によっては、より良好な配向を示す場合もあり
、また、大きなチルト角が得やすいので、ゲスト・ホス
ト方式などには適している。

ここでいう中温域母体液晶とは、それを構成する液晶化
合物が、光学的に不活性であり、２環又は３環構造であ
って、３環構造の場合には、少なくとも！環はシクロヘ
キシル環であって、ＳＣ相を示す化合物又は、そのアル
キル鎖の炭素原子数、構造のみが異った同族体から成り
、その同族体中の少なくとも１種の化合物は１０℃以上
における任意の１　”Ｃ以上の温度巾の範囲でモノトロ
ピックでもよいＳＣ相を示す化合物である。ただし、３
環構造の場合には、ＳＣ相の上限温度が９０℃未満であ
る。

中温域母体液晶として用いられる化合物の代表的なもの
を以下に掲げる。ただし、以下に示す一般式において、
Ｒ１，Ｒｚは各々独立的に炭素原子数１〜１８のアルキ
ル基を表わす。

（Ｉ−ａ） （１−ａ−２３） ＲＩ−１ソｅＯｃＯＲ１ （１−ａ−２４） ＲＩＯ（（しくトｏＣＯＲｔ （Ｉ　−ａ−２６） Ｒ，Ｏや鵞番０ＣＯＲ。

（Ｉ　−ａ−２７） Ｒ，Ｃｏｏ（（叉在泣ＯＲ。

−Ｎ （１−ａ−２９） Ｒ，ｏｃｏ（（防で＋ｏＲｚ −Ｎ （１−ｂ） （Ｉ　−ｂ−１５） Ｒ，＋ｃｏｏ−，（防０ＣＯＲ１ （１−ｂ−１７） Ｒ１０（防Ｃ００（温０ＣＯＲｚ （１−ｂ−２０） Ｒ，Ｃ００（奈Ｃ００（ト０ＣＯＲ２ （Ｉ　−ｃ） （１−ｃ−５） ＲＩＯべ防Ｃ００（涙Ｃ０ＯＲよ （１−ｃ−７） Ｒ，ｏ（（きｃｏｏ合Ｒ２ （１−ｃ−８） ＲＩＯ＋Ｃ００−＠−０ＲＺ （Ｉ　　−ｃ−１０） Ｒ１０−＠−ＣＯＯ’Ｃ浬Ｃ０ＯＲ。

（Ｉ ＲＩＯ−４きＣＯＯ沓０ＣＯＲ。

（Ｉ−ｄ） （１−ｄ−７） Ｒ，０−＆訓Ｃ００（トＣＯ５Ｒ１ 「 ＣＩ　−ｄ−９） Ｒ１０（訓Ｃ０３（温Ｃ０ＯＲ。

（１−ｄ−１０） ＲＩＯ（奈Ｃ０５（ト０ＣＯＲＺ （１−ｄ−１１） Ｒ，０（防ｃｏｏ沓ＳＲ。

ρ （１−ｄ−１３） ＲｌＳ−４防ｃｏｏ（トＲｚ （Ｉ ＲＩＳ−＠−ＣＯＯ沓ｏＲｚ （１−ｅ） （Ｉ　−ｅ−１） （１−ｅ−２） （１−ｆ） ようにキラルドーバントの構成要素として一般式以上の
化合物のうち、中温域母体液晶としては弐（１−ａ）及
び式（１−ｂ）で表わされる化合物が好ましく、式（１
−ａ−ＩＬ式（１−ａ−２）、弐（１−ａ−５）、弐（
Ｉ−ａ−４１）、式（１−ａ−４２）及び式（１−ｂ−
１）で表わされる化合物が特に好ましい。

本発明で使用するキラルドーパント、あるいはその構成
成分となる光学活性化合物は、必ずしもＳ０８相を示す
必要はなく、他の液晶相すら全く示さないものでも用い
ることができるが、前述ので表わされる液晶の基本骨格
の両側に、互いに異なる光学活性な基を含有するもので
ある。

キラルドーバントがＳＣ０液晶組成物にもたらす諸物性
のうち重要なものは、その誘起する螺旋ピッチ、自発分
極の向き及びその大きさであるが、これらはキラルドー
バントを構成する各化合物の光学活性部位により最も大
きな影響を受ける。

これまでキラルドーバント、ＳＣ＊化合物又はネマチッ
ク液晶への添加剤として用いられてきた光学活性化合物
における光学活性基の代表的なものを以下に掲げる。

（ＩＶ−１） ＣＨ。

＋　ＣＬ　＋−１−Ｃｔｌ　　Ｃｚｌｌｓ（ＩＶ−７） ＣＨ。

ｆ　Ｃ１１ｚ−＋ＴＣＨＲ３ （ＩＶ−２） ＣＨ３ 一〇　＋　ＣＨＩ　＋−ＣＨＣｚＨｓ （ＩＶ−８） ＣＨ：ｌ −Ｏ＋　ＣＨ，−ｈ−ＣＩ−Ｒ。

（ＩＶ−３） ＣＨ３ （−ＣＩｌ□＋Ｔ−０÷ＣＨ，→、　ＣＨＣｚｌｌｓ（
ｒＶ−４） ＣＨ３ １・ ０（−ＣＩｌ　ｚ＋−Ｖ−０−（−Ｃ１ｌ□−）−Ｃ１
ｉ−Ｃ２Ｈ５（ＩＶ−１０） ０　　　　　　　　ＣＨ。

Ｉｌｌ。

−ＯＣ＋　ＣＨｚ−＋Ｔｃ＋＋　　Ｒ３（ＩＶ−５） ＯＣＨ３ １１１ゆ −Ｃ−０（−ＣＩ＋□−＋ＴＣＨＣｚＨｓ（ＩＶ−６） ＯＣＨ３ １１１ゆ ＯＣｆ　ＣＨｚ−＋ＴＣＨＣｚＨｓ （ＩＶ−１２’） ＣＨＩ ＣＨ−Ｒ４ （ＩＶ−１３） １ｈ −ｃ＋ｈ〜ＣＨＣＨｚ　　ＯＲｓ Ｃ１ｌ３ −ＣＨＣ１１２０Ｒ５ （ＩＶ−２１） Ｃ１１゜ −５＋　ＧＨ２＋−ＣＨ（ｆＪＩｚｈｉＣＨ：＋（ｒＶ
−３２） Ｃ１１゜ １・ −０−ＣＨ−Ｒ。

０　　　　　　　ＣＨＩ　　　　　　　　Ｃ１１３１１
１ゆ Ｃ−０−Ｃ１１□−ＣＩ−Ｃ１１□Ｃ１１□ＣＩｌ□−
Ｃ１ｌ−ＣＩ１３ＣＨ。

０−ＣＨｚ　　Ｃ１１−ＣＩＩ□Ｃ１１２ＣＩｌ□ＣＨ
１ ＣＨ−Ｃ１１３ ００で １１１゜ ＣＣＨＲ５ （ＩＶ−４８） ＣＨ３０ 、１ｌ −ＣＨ−Ｃ−０ （ＩＶ−４２） ｕ−ｔ；−［；Ｉｔ しＨ。

しＺｎ２ （ＩＶ　−４９７ −Ｌ；ＩＩ−Ｌ；−Ｕ しＩｔ２ し１１−１４ （ＩＶ−５７） Ｃ２ −ＯＣＨ２ＣＨＲｓ （ＩＶ−５３） ＣＨ。

−ＣＨ−０−Ｒ。

（ＩＶ−５５） ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■ Ｐ３ ０−ＣＨ−Ｒ５ （ＩＶ−６９） −ＣＯ０ＣＩＩ□−ＣＩｌ （ＩＶ−６４） ｏ−ＣＨ。

ＣＨ３ Ｃｆｌ　　Ｃｆｈ　　０Ｒｓ （ＩＶ−７０） 一〇 ＣＨ。

Ｃ１ｌ−ＣＩｌ□ Ｃ０Ｒｓ （ＩＶ−６５） １申 −０−Ｃ８−ＣＨ２ Ｒｓ （ｒＶ−７１） ＣＨｌ −Ｏ−ＣＩ−Ｃ１１□−〇 ０Ｒ５ （ＩＶ−６６） ＣＨ３ ０＋　ＧＨｚ−＋ＴＣ１ｌ（ＣＨ辻、０ＩｉＳ（ＩＶ−
７２） 一〇 ｌｈ Ｃｔｌ　　ＣＨｚ　（ＣＨ□）−−ＯＣＯＲ３（ｒＶ−
７３） １・ −０−ＣＩ□−Ｃ１ｌ−（ＣＨ２と、　ＯＣＯＲｓ（Ｉ
Ｖ−７５） ＣＨ３ ０ＣＬ　　ＣＨ０Ｒ５ ＣＩ（。

−３−ＣＨＲｓ Ｃ２Ｈ。

０−ＣＨ２−Ｃ１１−０れ ＣＨｌ ＣＨ３ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８１） ＣＮ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８２） ＣＮ −Ｃ１１−Ｒ５ （■−８４） Ｃ１１，ＣＮ −０−ＣＨ２−ＣＩ−Ｒ３ 上記各−数式において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜１０の整数を表わし、Ｒ３は炭素原子数３〜８の
アルキル基を表わし、Ｒ４は炭素原子数２〜ｌＯのアル
キル基を表わし、Ｒ５は炭素原子数１−１０のアルキル
基を表わし、Ｒ６は炭素原子数１〜４のアルキル基を表
わす。

光学活性基として、式（ＩＶ−１）〜（ｒＬ−２２）で
表わされる光学活性基のみを含有する光学活性化合物は
、ＳＣ母体液晶に添加してＳＣ“液晶組成物とした際に
誘起される自発分極が非常に小さく、単独でＳＣＩ相を
示す場合でもそのほとんどが１０　ｎＣ７ｃｍ”以下に
すぎない。

一方、光学活性基として、式（ｒＶ−３１）〜（■−９
１）で表わされる光学活性基を含有する光学活性化合物
は、ＳＣ母体液晶に添加してＳ０４液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が大きく、単独でｓｃ”相を示す場
合などでは３００ｎＣ／ｃｍ”以上の大きな値を示すも
のも存在する。

本発明においては、前述の一般式（Ａ）におい基が式（
ＩＶ−３１）又は式（ＩＶ−３２）で表わされるＣＨ３ １・ 光学活性基であり、一般弐　Ｒ’−ＣＨボＣＨｚｈ″Ｚ
”〜で表わされる光学活性基が式（ＩＶ−１）　、弐（
■−２）、式（ｒＶ−５）、弐（ＩＶ−６）、式（ＩＶ
−７）、弐（ＩＶ−８）、式（ＩＶ−９）、弐（ＩＶ−
１０）、式（ＩＶ−１２）　、弐（ＩＶ−１５）　、式
（ＩＶ−１６）　、弐（ＩＶ−１９）　、式（ＩＶ−２
０）、弐（ＩＶ−３１）又は弐（ＩＬ−３２）で表わさ
れる光学活性基から選ばれることを特徴とするものであ
る。

ＣＨ３ 一般弐Ｒ’　−Ｃ１ｌ　−ｆ−Ｃ１ｌ□廿Ｚ１−で表わ
される光学活性基が式（■−３１）又は式（ＩＶ−３２
）から選ばその誘起する自発分極は非常に小さいので特
に、同一にする必要はない。

で表わされる光学活性基による螺旋のピッチの向きは、
−射的には相反していることが好ましく、その場合には
、螺旋ピッチが非常に長いものも得ることも可能である
が、螺旋ピッチ調整の目的には、螺旋ピッチが非常に短
いものも好都合であり、このような場合には両者による
螺旋ピッチの向きが同一であるのが好ましい。

このような光学活性基を末端に有するような光学活性化
合物の基本骨格（−数式（Ａ）におけるＸに相当する。

）の代表的なものを以下に掲げる。

性基と、自発分極の向きを同一にしておく必要があるが
、その他の場合には、弐（ＩＶ−３１）又は弐（ＩＶ−
３２）で表わされる光学活性基と比較すると、（Ｖ−２
４） −ＣＸｃ＝ｃ　−０ｏｃｏ−＠ （Ｖ−４８） 夕ト■べ園 （Ｖ−７２） ←（７＝甲ロ〕）←〈二づ巨ロー）←ｏｃｏ、−（Ｅ〒
閣〕）ト（Ｖ−１４４） 分ｏｃｏ　−０べ公 （Ｖ やバ冷ｃｏｏぺ人 （Ｖ−５０９） 一＝＋發ｏｃｏぺ人 Ｎ （Ｖ−５１１） 世バ發ＯＣＲ，へ六 Ｎ 上記各基本骨格のベンゼン環にフッ素原子、塩素原子、
臭素原子、メチル基、メトキシ基、シアノ基又はニトロ
基が置換した各基本骨格も使用できる。特にフッ素原子
が置換した各基本骨格が好ましい場合が多い。

また、上記各基本骨格のうち、左右非対称なものについ
ては、左右が逆のものも同様に使用可能である。

上記のうち、式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−２７４）で表わさ
れる基本骨格、及びそれらのベンゼン環にフッ素が置換
したものが好ましく、式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−３）、式
（Ｖ−７）〜式（Ｖ−９）、式（Ｖ−１７）、（Ｖ−１
８）、式（Ｖ−２１）、弐（Ｖ−２２）又は式（Ｖ−２
５）〜式（■２７４）で表わされる基本骨格が特に好ま
しい。

具体的には例えば、以下の化合物を挙げることができる
。

式 ω Ｑ８ （コ Ｌ） ｔノ （ｊ Ｑ Ｑ ミ↑ 譚↑ 辷↑ 上記中、Ｃは結晶相、Ｎ１はキラルネマチック相、ＳＡ
はスメクチックＡ相、ＳＣ＊はキラルスメクチックＣ相
、ＳＢはスメクチックＢ相、ＳＥはスメクチックＥ相、
ＳＸは帰属不明のスメクチックチ相を表わし、転移温度
が未記載のものについては、結晶化のため測定できない
ものであり、融点が未記載のものは結晶化しないため測
定できないものである。

以上のような一般式（Ａ）で表わされる化合物をキラル
ドーパントの構成成分として用いることによる利点を、
以下に挙げる。

（１）片側にのみキラル基を有する化合物より強い自発
分極を示しうる。

即ち、前記化合物と、次の一般式（Ｅ）ＣＨ。

Ｒ為−Ｚ”−Ｘ−Ｚｂ−ＣＨ−Ｒｈ　・・・（Ｅ）（式
中、Ｒ”　、Ｚ”　、Ｘ、Ｚ’　、Ｃ”、Ｒ”は前述と
同じ意味を有する） で表わされるところの片側にのみ式（ＩＶ−３１）又は
（ＩＶ−３２）で表わされる光学活性基を有する化合物
をそれぞれＳＣ母体液晶に添加して、その外挿値として
自発分極を求めると、同一条件下では一般式（Ａ）の化
合物の方が、−数式 基が式（ＩＶ−１）〜式（ＩＶ−２２）で表わされる光
学活性基から選ばれる場合で、１０〜３０ｎＣ／ｃｍ２
あるいはそれ以上であって、両側のキラル基による自発
分極の単純用より大きく、弐（ＩＶ−３１）、式（ＩＶ
−３２）　、式（ＩＶ−３３）等で表わされる光学活性
基から選ばれる場合には、その自発分極の向きをあわせ
ることにより、さらに大きな自発分極を得ることができ
る。

キラルドーバントとして用いる際には、その誘起する自
発分極が大きい程、その使用量が少量ですむので、粘性
の低いＳＣ母体液晶の割合を多くでき、ＳＣ“液晶組成
物の粘度低下が可能となり、結果として応答性の向上に
つながるものである。

（２）Ｎ“相又はＳＣ＊相に誘起する螺旋ピッチが非常
に長い化合物、及び非常に短い化合物など、螺旋ピッチ
を調整することが可能である。

前述のように良好な配向性を得るためには、そのＮ“相
あるいはｓｃ”相における螺旋ピッチが長いことが重要
である。キラルドーパントは、全体としてピッチが調整
されているばよいのであって、個々の化合物については
、必ずしもその必要はないが、キラルドーバントの主成
分としては、ある程度螺旋ピンチが長い方が、その調整
が容易である。また、螺旋ピッチ調整を主目的として加
える化合物では、その螺旋ピッチが短い程、その添加量
を押えることができるので好都合である。

−数式（Ａ）の化合物は、キラルドーバントの構成成分
として１０重量％以上、好ましくは３０重量％以上、特
に好ましくは５０重量％以上用いるのがを効である。

キラルドーバントの他の構成成分としては、前述の式（
Ｖ−１）〜弐（Ｖ−５３９）で表わされる基本骨格に、
式（ＩＶ−１）〜式（ＩＶ−９５）で表わされる光学活
性基の任意の２個、あるいは１個が側鎖として結合した
化合物を用いることができる。

（ただし、−数式（Ａ）の化合物を除く。）上記のキラ
ルドーバントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０重景％重量
合で添加してＳＣ＊液晶組成物として用いるのが適当で
あるが、さらに好ましくは２〜５０重量％の割合で添加
することが好ましい。キラルドーバントの添加割合が６
０重■％より多いと、自発分極は増加するが、キラルド
ーパント自体が母体液晶にくらべるとはるかに粘性が大
きいため、Ｓ０９液晶組成物の粘度が大きくなり、結果
的に高速応答性に悪影響を与える傾向にあるので好まし
くない。また、キラルドーバントの添加量の増加はその
螺旋ピッチを短くするために配向性にも悪影響を与える
傾向にあるので好ましくない。一方、キラルドーバント
の添加割合が１重量％より少ないと、自発分極があまり
に小さくなりやはり高速応答性は望めない。

ＳＣ＊液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／ｃ
ｍｚの範囲にあるようにキラルドーパントの添加割合を
調整することが好ましく、ＳＣ＊相を示すキラルドーバ
ントの場合、単独で１００ｎＣ／ｃ１１種の自発分極を
示すか、又はそれに相当する強さの自発分極を誘起する
キラルドーバントの場合、キラルドーバントの添加割合
は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３００　ｎＣ／
　ａ＋＋”以上の強い自発分極を示すキラルドーパント
の場合、キラルドーバントの添加割合は、２〜２５重量
％の範囲が好ましい。キラルドーバントの誘起する自発
分極が強い程、その最も望、ましい添加割合は減少する
が、例示した光学活性化合物からなるキラルドーパント
ではその添加割合が１重量％を下回ることはない。

本発明のＳ０１液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時において、まずＮ０相に相転移し、次いでＳＡ相を
経るか、あるいは、直接ＳＣ＊相へと相転移するが、そ
の際Ｎ０相を示す温度範囲は、３°以上３０°未溝の範
囲が好ましい。Ｎ＊相を示す温度範囲が、３°未満であ
る場合、降温時にすみやかにＳＡ相に相転移するため、
Ｎ“相で液晶分子を充分に配向しにくくなる傾向にある
ので好ましくない。また、Ｎ４相を示す温度範囲が３０
°以上である場合、ＳＣ″′液晶組成物の透明点が高温
になり、セルに液晶材料を充填する工程等における作業
性に悪影響を及ぼす傾向にあるので好ましくない。

キラルドーバントは、キラＪレドーバント自体の液晶性
の有無にかかわらず、ＳＣ母体液晶に添加した場合に、 （１）Ｎ“相を示す温度範囲を拡大する傾向にあるもの
、又は （２）Ｎ”相を示す温度範囲を縮小する傾向にあるもの など、それぞれ固有の性質を有している。本発明のＳＣ
°液晶組成物のＮ“相を示す温度範囲を上記の好ましい
範囲に調整するためには、（１）の場合、Ｎ相を示す温
度範囲が狭いＳＣ母体液晶、又は、Ｎ相を示さないＳＣ
母体液晶を用いればよく、（２）の場合、Ｎ相を示す温
度範囲が広いＳＣ母体液晶を用いればよい。この方法は
、Ｎ０相に限らず、ＳＡ相及びＳＣ“相についても同様
に応用することができる。例えば、キラルドーパントが
ＳＣ”液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ０相及びＳ
Ｃ＊相を縮小するような場合には、ＳＣ母体液晶として
、ＳＣ相の上限温度が高く、Ｎ相の温度範囲が広く、か
つ、ＳＣ相→Ｎ相→Ｉ相の相系列を有するもの、又はＳ
Ａ相の温度範囲が狭＜ＳＣ相−３Ａ相→Ｎ相→Ｉ相の相
系列を有するものを用いればよい。

このようなキラルドーバントの傾向は、ＳＣ母体液晶に
一定量のキラルドーパントを添加して得られるＳＣ彎液
晶組成物の相転移温度の変化を測定することにより、容
易に知ることができる。この結果から、ＳＣ”液晶組成
物における各相、特にＮ“相を示す温度範囲は容易に調
整することができる。

さらに、Ｎ０相からＳＡ相、あるいはＳ０１相に転移す
る温度（Ｎ“相の下限温度）から、そのピ高温側までに
おけるＮ０相に出現する螺旋ピッチが３μｍ以上である
ことが好ましく、該螺旋ピッチが１０μｍ以上であり、
Ｎ１相の下限温度に近づくにつれて、該螺旋ピッチが発
散的に太き（なるＳＣ“液晶組成物が配向上、特に好ま
しいものである。

本発明におけるキラルドーバントの構成成分として、−
数式（Ａ）で示される光学活性化合物を用いた場合、単
一の化合物であっても、上記条件を満足するような螺旋
ピッチの長いＳ０１液晶組成物を得ることも可能である
が、−船釣には、キラルドーパントの濃度が実用的な範
囲では、螺旋ピッチが必ずしも上記条件を満足するとは
限らない。その場合は、上記の好ましい範囲に螺旋ピッ
チを調整するために、ＳＣ母体液晶に添加して、ＳＣ“
液晶組成物とした際に、Ｎ１相に出現する螺旋の向きが
、互いに相反する光学活性化合物を少なくとも１種ずつ
加えてキラルドーパントを調製することが必要である。

複数の光学活性化合物を含むＳＣ“液晶組成物のＮ“相
に出現する螺旋のピッチＰ（μｍ）は各光学活性物質の
濃度をＣ１、各単位濃度あたりの螺旋のピッチをＰｉ　
　（μｍ）とするとおり、（ここでは螺旋のピッチは右
巻きを正、左巻きを負とする。）、これを用いてＳＣ＊
液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるｐｉをＰＴｉと
する時、となるようにＣｉを選べばよい。ここでＰｉは
Ｎ相を有する該ＳＣ母体液晶に各光学活性化合物を単位
濃度添加することにより測定が可能である。

実際にはＴｏは各Ｃｉによって変化するが、各光学活性
化合物を該ＳＣ母体液晶中に、濃度ΣＣｉだけ添加した
ときの５Ａ−Ｎ”点の変化などから、かなり正確に類推
できることが多く、推定値Ｔ　０１とそれを用いて選ば
れた組成物のＴｏとが大きく異なる場合にはＴ　０ｒに
換えてＴｏを用いて再度測定すればよい。

本発明で使用するキラルドーバントとしては、一定量の
ＳＡ母体液晶に添加することによって、ある程度以上の
自発分極（以下、Ｐ、と省略する。）を誘起することが
必要である。

前述の如く、ＳＣ＊液晶組成物としては、そのＰ、の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃＩ１１２の範囲に
なるようにキラルドーパントの添加量を調整すればよい
。しかしながら、キラルドーバントが誘起するＰ、の値
が小さい場合には、その添加量がＳＣ母体液晶に対して
多くなり、これに伴なってＳ０１液晶組成物の粘性が大
きくなり、その結果、高速応答性が得られなくなる傾向
にあるので好ましくない。従って、本発明で使用するキ
ラルドーバントとしては、ＳＣ母体液晶に１０重量％添
加した場合に１．０　ｎＣ／　ｃｔｓ”以上のＰ、を誘
起できるものが好ましく、５重量％添加した場合に０、
５　ｎＣ７ｃｍ”以上のＰ、を誘起できるものが特に好
ましい。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明の主旨及び適用範囲は、これらの実施例によって報
定されるものではない。なお、実施例中、「％ｊは重量
％を表わす。また組成物の相転移温度の測定は、温度調
節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（Ｄ
ＳＣ）を併用して行った。

実施例工　（キラルドーパントの調製）前記式（Ｖｌ−
２５）の化合物２０％、前記式（■−３０）の化合物４
２％及び 物５０重量部、及び前記−数式（１−ｂ−１）で表わさ
れる化合物から、 の化合物３８％から成るキラルドーパント（以下、キラ
ルドーパント（Ａ）と称する。）を調製した。

また、上記３種類の化合物の配合比をそれぞれ２０％、
４８％、３２％としたキラルドーバント（以下、キラル
ドーパント（Ｂ）と称する。）を調製した。

キラルドーバント（Ａ）、（Ｂ）ともに、Ｎ相を有する
ＳＣ母体液晶に２０％添加した際Ｎ“相に誘起する螺旋
ピッチが５０〜６０℃の範囲で１０μｍ以上と長いもの
であった。

実施例２ 前記−数式（１−ａ−１）で表わされる化合物金物５０
重量部からなＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と、実施例１のキラルドーパン
ト（Ａ）３５％からなるＳ０４液晶組成物を調製した。

このＳ０１液晶組成物は５６．５℃以下でｓｃ”相を、
６６℃以下でＳＡ相を７２℃以下でＮ“相を各々示し、
それ以上の温度で等方性液体（１）相を示した。また、
冷却時２０℃以下で他の高次のキラルスメクチック相に
相転移し、その融点は明確ではなかった。

次にこのＳ００液晶組成物を配向処理（ポリイミドコー
ティング−ラビング）を施した厚さ約２μｍのガラスセ
ル内に充填し、Ｉ相から徐冷すると極めて良好な配向性
を示した。このセルに電界強度１０　ＶＰ−Ｐ　／μｍ
の５０七の矩形波を印加して、その電気光学応答速度を
測定したところ、２５℃で１４２μ秒という高速応答性
を示した。

このときの自発分極は１０．５　ｎＣ７ｃｍ”であった
。

また、チルト角は２５．９　’と大きく、コントラスト
は非常に良好であった。

実施例３ 前記−数式（Ｉ−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−数式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 合物３７重量部及び前記−数式（１−ｂ−７）で表わさ
れる化合物から 物５６重量部からなるＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーバント
（Ａ）３５％からなるＳＣ′″液晶組成物を調製したと
ころ、４９．５℃以下でＳ００相を、６９．５℃以下で
ＳＡ相を、７１℃以下でＮ０相を各々示し、融点は約１
．５℃であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１２８μ秒であった。

このときの自発分極は１１．９　ｎＣ７ｃｍ”　、チル
ト角は１９．６　”であり、コントラストも良好であっ
た。

実施例４ 前記−数式（１−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−数式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 金物３７重量部、及び前記−数式（１−ｅ−１）で表わ
される化合物から式 の化合物５６重量部からなるＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーパント
（Ａ）３５％からなるＳ００液晶組成物を調製したとこ
ろ、６４．５　’Ｃ以下でＳ００相を、７１℃以下でＳ
Ａ相を、９４℃以下でＮ０相を各々示し、融点は不明確
であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１０８μ秒であった。

このときの自発分極はｌ　２．１　ｎＣ７ｃｍ”　、チ
ルト角は２８．８°であり、コントラストも良好であっ
た。

実施例５ 前記−数式（１−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−数式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 合物３７重量部、及び前記−数式（１−ｂ−２）で表わ
される化合物から 合物５６重量部からなるＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーバント
（Ａ）３５％からなるＳＣ＊液晶組成物を調製したとこ
ろ、６２．５℃以下でＳＣ″１相を、６３℃以下でＳＡ
相を、７２℃以下でＮ＊相を各々示し、融点は約３℃で
あった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１５５μ秒であった。

このときの自発分極は１４．９　ｎＣ／ｃｎ＋２、チル
ト角は３１°であり、コントラストも良好であった。

実施例６ 前記−数式（１−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−数式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 合物３７重量部、及び前記−形式（１−ｅ−１）で表わ
される化合物から 金物５６重量部からなるＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーバン１
−（Ａ）３５％からなるＳＣ“液晶組成物を調製したと
ころ、５３．５℃以下でＳ０１相を、６２゛Ｃ以下でＳ
Ａ相を、６７．５℃以下でＮ０相を各々示し、融点は約
２．５℃であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で２６３μ秒であった。

このときの自発分極は１１．４　ｎＣ／　ｃｍ”　、チ
ルト角は２６．２°であり、コントラストも良好であっ
た。

実施例７ 前記−形式（１−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−形式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 弐〇−Ｃ８１１１ｔＯＸクシＣＯＯ合０−ｎ−Ｃ、山を
化合物３７重量部、及び前記−形式（１−ｂ−１１）で
表わされる化合物から 弐〇−Ｃ９＋１　＋　９ＣＯＯヘ酒つｃｏｏ　％　０−
ｎ−Ｃ５Ｈｌ−ｒの化金物５６重量部からなるＳＣ母体
液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーパン１
−（Ａ）３５％からなるＳＣ“液晶組成物を調製したと
ころ、５３．５℃以下でＳＣ１相を、６６℃以下でＳＡ
相を、７７℃以下でＮ“相を各々示し、融点は約５５℃
であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１４１μ秒であった。

このときの自発分極ば１２．７　ｎＣ７ｃｍ”　、チル
ト角は２９．９°であり、コントラストも良好であった
。

実施例８ 前記−形式（Ｉ−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−形式（１−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 式ｎ−Ｃ５ｆｌ　Ｉ　ｙＯヘζ区ＣＯＯ−り＝シー０−
ｎ−Ｃ＋。ｌｌｔ　ｌの化合物３７重量部、及び前記−
形式（１−ｅ−３）で表わされる化合物から 弐ｎ−Ｃ＋　＋　Ｈｚ　：１ＣＯＯＧ　ＣＯＯ＋　ｎ−
ＣＪ　ｌ　３の化合物５６重量部からなるＳＣ母体液晶
を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーバン１
−（Ａ）３５％からなるＳＣ”液晶組成物を調製したと
ころ、３７゛Ｃ以下でＳ００相を、５８．５℃以下でＳ
Ａ相を、６５゛Ｃ以下でＮ＊相を各々示し、融点は約−
５℃であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１０８μ秒であった。

このときの自発分極は８．９　ｎＣ／　ｃｍ２、チルト
角は１６．５°であり、コントラストも良好であった。

実施例９ 前記−形式（１−ａ−１）で表わされる化合物３７重量
部、前記−形式（［−ｂ−１）で表わされる化合物から
、 式ｎ−ＣＪ＋Ｊ　＋　ＣＯＯ＋　０−ｎ−Ｃ１Ｂｌｚｌ
の化合物３７重量部、及び前記−形式（１−ａ−１９）
で表わされる化合物から ５６重世部からなるｓｃｍ体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶６５％と実施例１のキラルドーパンＩ
−（Ａ）３５％からなるＳＣ”液晶組成物を調製したと
ころ、４４℃以下でＳＣ０相を、５ビＣ以下でＳＡ相を
、６３℃以下でＮ”相を各々示し、融点は約１℃であっ
た。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で２４３μ秒であった。

このときの自発分極は５．９　ｎＣ／　ｃｒａ”　、チ
ルト角は２５、２　’であり、コントラストも良好であ
った。

実施例１０ 前記−形式（１−ａ−１）で表わされる化合物から、 前記−形式（１−ｂ−１）から、 １５重量部 １５重量部 前記−形式（１−ａ−３７）から、 −パン）　（Ｂ）３５％からなるＳＣ“液晶組成物を調
製したところ、４１．５℃以下でＳ００相を、６８．５
℃以下でＳＡ相を、６９℃以下でＮ”相を各々示し、融
点は一６℃であった。

実施例２と同様にして、その電気光学応答速度を測定し
たところ、２５℃で１４７μ秒であった。

〔発明の効果〕

本発明の強誘電性液晶組成物は、配向性及び高速応答性
に優れており、かつ、室温を含む広い温度範囲で作動が
可能な液晶材料である。

従って、本発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性スメ
クチック液晶を利用した液晶デバイスの材料として極め
て有用である。

１０重量部 からなるＳＣ母体液晶を調製した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）光学的に不活性で、１０℃以上における任意
   の１度以上の温度巾の範囲でモノトロピックであっても
   よい、（ａ）２環構造のスメクチックＣ相を示す液晶化
   合物、（ｂ）シクロヘキシル環を有する３環構造のスメ
   クチックＣ相を示す液晶化合物、又は（ｃ）上記（ａ）
   又は（ｂ）の化合物のアルキル鎖の炭素原子数又は構造
   のみが異なった同族体、を含有するスメクチックＣ相を
   示す液晶組成物に、（２）キラルドーパントを添加して
   成る強誘電性液晶組成物であって、キラルドーパントが
   一般式（Ａ）▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＾ａ及びＲ＾ｂは各々独立的に炭素原子数２
   〜１０のアルキル基を表わし、ｌは０〜１０の整数を表
   わす。Ｚ＾ａは−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ
   Ｏ−又は単結合を表わし、Ｚ＾ｂは−ＣＯＯ−又は−Ｏ
   −を表わす。Ｃ＾＊及びＣ＾＊＾＊は各々独立的に（Ｒ
   ）配置又は（Ｓ）配置の不斉炭素原子を表わす。Ｘは一
   般式（Ｂ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ｃ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は一般式（Ｄ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼及 び▲数式、化学式、表等があります▼は、各々独立的に
   飽和又は不飽和の５員環又は６員環の炭化水素環を表わ
   すが、環中の任意の１〜２個の−ＣＨ＝は、−Ｎ＝又は
   ▲数式、化学式、表等があります▼に置換されていても
   良く、また、環中の任意の１〜２個の−ＣＨ＿２−は、
   −Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼、▲数式、化学式、表等があります▼に置換さ
   れていても良く、また、環中の任意の１〜２個の▲数式
   、化学式、表等があります▼は▲数式、化学式、表等が
   あります▼に置換されていても良い。Ｙ＾１はフッ素原
   子、塩素原子、シアノ基、メチル基、メトキシ基を表わ
   し、Ｚ＾１、Ｚ＾２又はＺ＾３は各々独立的に単結合、
   −ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＿２Ｏ−、−ＯＣＨ＿
   ２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、−Ｃ≡Ｃ−、▲数式、化
   学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があり
   ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼又は−ＣＨ＝ＣＨ−
   を表わし、Ｚ＾４は−ＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２
   −、−ＣＨ＝ＣＨ−、▲数式、化学式、表等があります
   ▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
   式、表等があります▼、−Ｓ−、又は−Ｏ−を表わし、
   ｍ及びｎは各々独立的に０又は１を表わす。） で表わされる液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わ
   す。〕 で表わされる化合物を含有することを特徴とする、室温
   を含む広い温度範囲でキラルスメクチックＣ相を示す強
   誘電性液晶組成物。 ２、Ｘが一般式（Ｅ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等が
   あります▼ は各々独立的に▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
   、▲数式、化学式、表等があります▼ 又は▲数式、化学式、表等があります▼を表わし、Ｙ＾
   ２及びＹ＾３は各々独立的に水素原子、フッ素原子、塩
   素原子又はシアノ基を表わすが、Ｙ＾２とＹ＾３が同時
   に水素原子を表わすことはない。Ｚ＾１、Ｚ＾２及びｍ
   は請求項１記載のものと同じものを表わす。） で表わされる中心骨格（コア）部分である請求項１記載
   の強誘電性液晶組成物。 ３、等方性液体状態からの冷却時において、３度以上３
   ０度未満の温度幅を有するキラルネマチック相を経由し
   、該キラルネマチック相からより低温側の相に相転移す
   る温度から、該相転移温度の１度高温側までにおける温
   度域において、該キラルネマチック相における螺旋ピッ
   チが３μｍ以上である請求項１又は２記載の強誘電性液
   晶組成物。 ４、キラルネマチック相からの冷却時において、１度以
   上３０度未満の温度幅を有するスメクチックＡ相を経由
   し、キラルスメクチックＣ相に相転移する請求項３記載
   の強誘電性液晶組成物。