JPH02219892A - 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
方式も多く検討されているが、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
橿めて大きく、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〕

ＳＣ”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 （ワ）高温域において適当な相系列を有すること （ハ） 略する。

（ニ） （ホ） （へ） こと 特にキラルネマチック（以下、Ｎ”と省）相において長
い螺旋ピッチを示すこと適当なチルト角を持つこと 粘性が小さいこと 自発分極がある程度以上大きな値であるさらに （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、Ｓ００相を示す液晶組成物（以下
、ＳＣ０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Ｎ１相を有する液晶において、Ｎ１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ＳＣＩ相とＮ１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、螺旋ピッチを大きくするには、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。）シかし、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ＳＣ２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（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（保
つと粘性ガく大きくなり、粘性を小さくするとＳＣ相の
温度範囲が狭（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、−ｍ式（Ａ） 一般式（Ｃ） 又は一般式（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ＳＣ１相を示すＳＣ′″液晶組成
物を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒ１は炭素原子数２〜１０のア
ルキル基を表わし、Ｒｈは炭素原子数１〜１０のアルキ
ル基を表わし、Ｚ＆は一〇−又は−ＣＯＯ−を表わす。

Ｃ８及びＣ０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） び÷　は、各々独立的に飽和又は不飽和の５員環又は６
ｊ！環の炭化水素環を表わすが、環中ｌ の任意の１〜２個の一０１１＝は、−Ｎ−又は−Ｃ−に
置換されていても良く５、また、環中の任意の１〜２個
の−Ｃ１１！−は、−０−−Ｓ−−ＮＨ−０Ｙ’ １ｌ −Ｃ−−ＣＩ−に置換されていても良く、また、されて
いても良い、ＹＩ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、ＺＩＺ２又はＺ３は各
々独立的に単結合、−ＣＯＯ−−ＯＣＯＣＨｔＯ−ＯＣ
Ｈ＊　　　　ＣＨｔＣＨｚ−−５−Ｃ−又は−〇〇−Ｃ
Ｉ−を表わし、Ｚ４は−Ｃ１１，−−Ｃ１１，−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。

特に好ましくは、一般式（Ａ）において、Ｘが一般式（
Ｅ） 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、Ｙ８とＹ″が同時に水素原子を表わすことは
ない＠　Ｚ’　％　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）夏相→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パ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、Ｓ
Ａ相の温度範囲を広げ、Ｎ１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
、Ｎ１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
Ｓ０４液晶組成物とした場合の相系列であって、一般的
には、Ｉ→Ｎ“→５Ａ−）ＳＣ”の相系列が配向の点で
有利である。一方、ｌ→Ｎ１→ＳＣＩ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１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、形状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ｌＯ°Ｃ以
上における任意の１℃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°Ｃ未満であ
る液晶であり、１０°Ｃ〜８０°Ｃにおける任意のｉｏ
’ｃ以上の温度巾でモノトロピックでもよいＳＣ相を示
すものである。

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、
Ｒｒ、Ｒｘは各々独立的に炭素原子数１〜１日のアルキ
ル基を表わす。

（１−ａ） （１−ａ−２３） （Ｉ　−ａ−２４） Ｒ，（（防（トｏＣＯＲ１ ＲＩＯＩＯＣＯＲｌ （１−ａ−２７） ＲＩＣＯＯ−＠−面酪ＯＲｚ −Ｎ （１−ａ−２９） Ｒ，０ＣＯ（ｃ防姪ｋｏＲ１ −Ｎ （１−ｂ） （［−ｃ） （［−ｃ−５） Ｒ＋０奢ＣＣ００ｅＣＯＯＲ ＜　１−ｃ−７） Ｒ１０（訓ｃｏｏ（ト （１−ｃ−８） ＲｉＯ＋ＣＯＯ＋ＯＲｔ （１−ｃ−１０） ２１０（トｃｏｏ会ＧＯＯＲｔ （１−ｃ−１２） Ｒ，０（トｃｏｏ沓０ＣＯＲ２ （１−ｄ） （Ｉ　−ｄ−７） ＲＩＯ＋ｃＯｏ−＠−ＣＯＳＲ１ ρ （１−ｄ−９） ［１１０−＠−ＣＯ５−＠−ＣＯＯＲ１（１−ｄ−１０
） Ｒ，Ｏ会Ｃ０５（ト０ＣＯＲよ （１−ｄ−１１） Ｒ，Ｏ（防Ｃ００ｅＳＲｚ （１−ｄ−１３） ＲＩＳ（（防ｃｏｏ÷Ｒ２ （１−ｄ−１４） ＲＩＳ−＠−Ｃ００（ト０Ｒ１ （Ｉ　−ｅ） （！　−ｅ−１） （１−ｅ−２） （１−ｆ） ようにキラルドーパントの構成要素として一触式以上の
化合物のうち、中温域母体液晶としては、式（１−ａ）
及び式（１−ｂ）で表わされる化合物が好ましく、式（
［−ａ−１）、式（１−ａ−２）、式（１−ａ−５）、
式（１−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ＳＣ”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。

キラルドーパントがＳ０８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
パ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パント、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。

＋　Ｃ１２＋−ＣＨＣｚＨｓ （ＩＶ−７） Ｃ）１３ ｆ　ＣＨ，±、ＣＨＲａ （ＩＶ−８） ＣＨ３ −０＋　Ｃ１２−＋−ｒＣＨＲａ （ＩＶ−１２） ＣＨ３ −ＣＨＲａ （ＩＶ−１３） ＋４１゜ −ＣＨｚ−ＣＨＣ１ｌ！　　ＯＲ５ （ＩＶ−１４） ＣＨ３ −ＣＨＣ１ｈ　　ＯＲｓ （［Ｖ−５７） Ｃ２ ０ＣＨｉ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−５３） ＨＩ −ＣＨ−０−Ｒ。

（ＩＶ−５５） ＯＣＨｉ　　ＣＨＲｓ ｔｌＶ　−６１） −し一〇−にｔｌ　　　Ｈｓ （ＩＶ−６２） ＣＦ３ ＯＣＨＲｓ （ＩＶ−６９） ２−Ｃ０ＯＣ）Ｉ　　ＣＨ （［Ｖ−６４） ０　　ＣＨｚ　　ＣＨＣｌ１ｇ　　０Ｒａ（［Ｖ−ＴＯ
） ＣＨ３ −ＯＣＪ　　ＣＩ　　ＣＨｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−６
５） ＣＨ。

−０−ＣＨ−Ｃ）Ｉ冨〜０ＲＳ （ＩＶ−７１） ＣＨ３ −ＯＣ１ｌ　　ＣＨｚ −ｃａＲｓ （ＩＶ−６６） ＣＩ＋。

１傘 −Ｏ＋　ＣＨｘ　＋１−ＣＨ（ＣＩＩａＹ「０Ｒｓ（Ｉ
Ｖ−７２） ＣＨ３ ０ＣＨＣ１１（ＣＨｘ）−ｉ−ＯＣＯＲｓ＜Ｐ！−６’
り −Ｃ（ｌＯｃｌｉ、−Ｃ１ｌ−［１１−Ｌ；、Ｈ。

（ＩＶ−７３） ＣＨ３ １・ ＯＣＨｚ−ＣＨ−（ＣＩｌｚ）−ＴＯＣＯＲｓ（ＩＶ−
７６） Ｃ１ｈ １・ 一３Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＥＶ−７８） ｔＨａ Ｉ拳 ＯＣＨｉ　　Ｃ１ｌ　　ＯＲ＆ （■−７９） ０　　　Ｃ−ＯＣｔｌ　　　Ｋｇ Ｈ３ ＣＨ３ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＨ＊　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８１） ＣＮ １本 ＯＣＨ，ＣＨＲｓ （ＩＶ−８２） ＣＮ −ＣＨＲｓ （ＩＶ−８３） Ｃ１１，ＣＮ Ｃ０Ｏ−Ｃｕｔ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８４） ＨＩＣＮ Ｏ−ＣＨｇ　　ＣＨＲｓ 上記各一般式において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜１０の整数を表わし、Ｒ１は炭素原子数３〜８の
アルキル基を表わし、Ｒ１は炭素原子数２〜１０のアル
キル基を表わし、Ｒ３は炭素原子数１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ４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、弐（ｒＶ−１）〜（ＩＶ−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ＳＣ１相を
示す場合でもそのほとんどが１０ｎＣ／ｃ＋ｓ”以下に
すぎない。

一方、光学活性基として、式（ＩＶ−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Ｓ００液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が太き（、単独でＳＣ“相を示す場
合などでは３００　ｎＣ７ｃｍ”以上の大きな値を示す
ものも存在する。

本発明においては一方の光学活性基として、式（ＩＶ−
４３）で表わされる基を、他の光学活性基としては、弐
（ＩＶ−３１）または式（ＩＶ−３２）で表わされる基
を有する光学活性化合物をキラルドーパントの構成成分
として含有する二七を特徴とする。

による螺旋ピッチと自発分極の向きは、右でΦであり、
（Ｒ）の場合、左でｅである。

では、（Ｓ）の場合、左でΦ、（Ｒ）の場合、右でｅで
あり、弐（ＩＶ−３２）の光学活性基（Ｒ）の場合、左
でｅである。

は相殺されて長くなり、自発分極は加算され非常に強（
なった化合物を、得ることが可能である。さらに、式（
ＩＶ−４３）と式（ＩＶ−３１）又は式（ＩＶ−３２）
の各光学活性基が、Ｎ”相に誘起する螺旋ピッチの長さ
は、式（ｒｖ−３１）　＜弐（ＩＶ−４３）　＜弐（Ｉ
Ｖ−３２）という傾向があるので、前述の（Ｓ）−（Ｉ
Ｖ−４３）と（Ｓ）　−（ＩＶ−３１）の組み合わせで
は、螺旋ピッチの向きは左で、自発分極の向きはΦ、（
Ｓ）　−（ＩＶ−４３）と（Ｒ）　−（ＩＶ−３２）の
組み合わせでは螺旋ピッチの向きは右で、自発分極の向
きはΦの化合物を得ることができ、これらを用いて、螺
旋ピッチを任意に調整することもできる。

このような光学活性基を末端に存するような光学活性化
合物の基本骨格（一般式（Ａ）におけるＸ）の代表的な
ものを以下に掲げる。

（Ｖ−２４） 一０Ｘｃミｃ　−＠ｏｃｏ−＠ （Ｖ−４８） 夕ト■べ） （Ｖ−７２） 夕Ｈ＜二〇）−ｏｃ＋＋、−＠ （Ｖ−１２０） 分・・・那ト〈：今 （Ｖ−１９２） 侶Ｒ咲ＯＣＯ−（’ｉ％ （Ｖ　−２１６） 一〇■）・・・（÷ （Ｖ　−２４０） ωＲ÷・・・（） 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、弐（Ｖ−１）〜式（Ｖ−３）、式
（Ｖ＝７）〜式（Ｖ−９）、弐（Ｖ−１７）、（Ｖ−１
８）、式（Ｖ−２１）、弐（Ｖ−２２）又は弐（Ｖ−２
５）〜式（Ｖ−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
。

―↑ 上記中、Ｃは結晶相、Ｎ１はキラルネマチック相、Ｓ、
はスメクチック人相、ＳＣＩはキラルスメクチックＣ相
、Ｓ、は帰属不明のキラルスメクチック相を表わし、相
転移温度が未記載のものは、モノトロピックで結晶化の
ため、その測定ができないか、あるいは融点については
結晶化しないために測定できないものである。

一般式（Ａ）の化合物は、キラルドーパントの構成成分
として１０ｆ［１％以上、好ましくは３０重量％以上用
いるのが有効である。

キラルドーパントの他の構成成分としては、前述の式（
■−１）〜式（Ｖ−５３９）の基本骨格に、式（ＩＶ−
１）〜式（ＩＶ　−９５）の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、一般式（Ａ）の化合物を除り、） 上記のキラルドーパントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０
重量％の割合で添加して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、キラルドーパントの
添加割合が６０重量％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、Ｓ００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、キラルドーパントの添加量
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
ルドーパントの添加割合が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″１液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／
ｃｍ″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、Ｓ０１相を示すキラルドー
パントの場合、単独で１００ｎＣ／ｃｍ”程度の自発分
極を示すか、又はそれに相当する強さの自発分極を誘起
するキラルドーパントの場合、キラルドーパントの添加
割合は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３００ｒ＋
Ｃ／ｃｍ”以上の強い自発分極を示すキラルドーパント
の場合、キラルドーパントの添加割合は、２〜２５重量
％の範囲が好ましい、キラルドーパ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ＳＣ′″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Ｎ４相を示す温度範囲は、３°以上３０°未滴の
範囲が好ましい。Ｎ１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、Ｎ０相を示す温度範囲が３
０°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（噴量にあるので好ましくない。

キラルドーパントは、キラルドーパ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１本発明のＳＣ
“液晶組成物のＮ４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
、Ｎ１相に限らず、ＳＡ相及びＳＣＩ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→■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→ＳＡ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パントの傾向は、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＊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、Ｓ０４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、Ｎ８相からＳＡ相、あるいはｓｃ”相に転移す
る温度（Ｎ”相の下限温度）から、その１°高温側まで
におけるＮ８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
、Ｎゝ相の下限温度に近づくにつれて、該螺旋ピッチが
発散的に大きくなるＳ０１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パントの構成成分として、一
般式（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Ｓ００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、Ｎ”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Ｓ０１液晶組成物のＮ１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Ｃ１１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Ｓ０１
液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるｐｉをＰ、五と
する時、となるようにＣ１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Ｔ、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ま たけ添加したときの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　、　（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　、　ｌ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パントとしては、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＆（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、Ｓ０９液晶組成物としては、そのＰｓＯ値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃｍ”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、キラルドーパントが誘起する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ＳＣ０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
ドーパントとしては、ＳＣ母体液晶に１０重量％添加し
た場合に１．０　ｎＣ／　ｃｖｓ２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　
Ｔｉｃ／　Ｃａｌ”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り限定
されるものではない、なお、実施例中、１％」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針（ＤＳ
Ｃ）を併用して行った。

実施例１ 前記式（Ｖｌ−７）の化合物３２．５％、及びＣａｌ。

Ｎ６相に誘起する螺旋ピッチが長く調整されたキラルド
ーパントを調製した。

このキラルドーパントは、６４．５°Ｃ以下でＮ１相を
示す液晶組成物であった。

次に、前記一般式（Ｉ−ａ−１）で表わされる化合物の
うち、 ３５重量部及び ３５重量部と、前記一般式（１−ｂ−１）で表わされる
化合物のうち、 物１５重量部、及び 物１５重量部、及び前記一般式（１−ａ−３７）で表わ
される化合物のうち、 物１０重量部とからなるＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶７５％及び前記キラルドーパント２５
％からなるＳＣ”液晶組成物を調製したところ、５５℃
以下でＳＣ９相を、６１．５℃以下でＳＡ相を、６６°
Ｃ以下でＮ０相を各々示し、それ以上の温度で等方性液
体（１）相となった。このＳ０１液晶組成物のＮ”相に
おける螺旋ピッチは、６２℃において２０ａｍ以上と大
きく、配向処理（ポリイミドコーティング−ラビング）
を施した約２μｍのガラスセル内に充填し、！相から徐
冷すると極めて良好な配向性を示した。

このセルを２６．５℃に保ち、電界強度１０ＶＰ−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、９０μ秒という高速応答性が確認
できた。このときのチルト角は、２６．５°であった。

実施例２ キラルドーパントとしてＳＣ母体液晶に添加してＳＣ”
液晶組成物とした際に、Ｎ１相に右巻きの螺旋を出現さ
せる化合物として、前記式（Ｖｌ−６）の化合物（この
化合物１０％と上記母体液晶９０％から成るＳＣ＊液晶
組成物のＮ１相と出現させる螺旋ピッチは６０℃におい
て４．７μｍである。）を７３％と、左巻き螺旋を出現
させる化合物として、前記式（Ｖｌ−１４）の化合物（
この化合物ｌＯ％と上記母体液晶９０％から成るｓｃ”
液晶組成物のＮ１相に出現させる螺旋ピッチは６０°Ｃ
において１１．９μｍである）を２７％を混合して、Ｎ
１相に出現させる螺旋ピッチが長く調整されたキラルド
ーパントを調製した。

次に、前記一般式（１−ａ−１）で表わされる化合物の
うち、 ２４％、 化合物ｌＯ％及び ２７％、 ６％及び ３％と、及び前記一般弐（１−ｂ−１）で表わされる化
合物のうち、 物１０％、 金物１０％、 物１０％とからなるＳＣ母体液晶を調製し、このＳＣ母
体液晶８０％と前記キラルドーパント２０％からなるＳ
Ｃ”液晶組成物を調製した。このＳ００液晶組成物は良
好な配向性を示し、実施例１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°Ｃで３８μ秒とい
う高速応答性を示し、そのときのチルト角は２９．９°
、コントラストは良好であった。このときの自発分権を
三角波法で測定したところ、２２．９ｎＣ／ｃｍ”であ
った。

このＳＣ１液晶組成物の融点は３．３°Ｃで５８゜５°
ＣまでＳ００相を、６１．５°ＣまでＳＡ相を、６８゛
ＣまでＮ＊相を各々示した。

〔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。

代 理 人

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は炭素原子数２〜１０のアルキル基を表
   わし、Ｒ＾ｂは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わ
   し、Ｚ＾ａは−Ｏ−又は−ＣＯＯ−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。