JPH02263893A - 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０１００〜Ｉ
　０００倍の高速応答が可能で、かつ双安定性を有する
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、Ｓ００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〕

ＳＣ０相を示す液晶化合物（以下、Ｓ００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Ｓ０
０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、Ｎ１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、Ｓ００相を示す液晶組成物（以下
、ＳＣ′″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、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ＳＣ′″相とＮ“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
れなく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、中温域母体液晶、
減粘液晶及び高温液晶を含有し、スメクチックＣ相を示
す液晶組成物（以下、本発明で使用するＳＣ母体液晶と
いう、）に、光学活性化合物から成るキラルドーパント
を添加して成る強誘電性液晶組成物であって、特に高温
液晶が次の一般式（Ａ）で表わされる化合物の少なくと
も１種を含有し、室温を含む広い温度範囲でＳＣ１相を
示す強誘電性液晶組成物を提供する。

式中、Ｒ′″及びＲゝは各々独立的に炭素原子数１〜１
８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシル基
を表わすが、少なくとも一方はアルキル基であることが
好ましく、ともにアルキル基であることが特に好ましい
。

かつ好ましくは−（◇←　及び−（Ｅ＞−のうちの少な
くとも一方は　←（）−を表わし、特に、とが特に好ま
しい。

舎はべ互ト を表わすことが特に好ましい。

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（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、Ｎ１相の温度範囲を狭（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ＳＣ“液晶組成物とした場合の相系列であって、−Ｓ
的には、■→Ｎ０→５Ａ−３Ｃ”の相系列が配向性の点
で有利である。一方、■→Ｎ１→Ｓ０１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。

本発明で使用するＳＣ母体液晶は、従来用いられてきた
ようなＳＣ相を示す化合物から成る組成物を用いること
もできるが、より高速応答性を得るためには、以下に示
すような組成物がより好ましい。

即ち、（Ｉ）２環構造であり、室温に近い温度でＳＣ相
を示す化合物又はその同族体（アルキル鎖のみが異なる
化合物）から成る組成物（以下、中温域母体液晶という
。）に、 （■）２環構造であり、分子中に極性基が少なく、低粘
性の化合物（以下、減粘液晶という。）を加えて粘度を
低（し、 （Ｉｌｒ）減粘液晶を加えることによって低下したＳＣ
相の上限温度を高くするために、ＴＣ点（ＳＣ相又はＳ
００相の上限温度を表わす、）が高く、３環以上の環構
造を有する化合物又はその同族体から成る組成物（以下
、高温液晶という、）を加えて成る組成物である。

（１）中温域母体液晶 本発明で用いる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環構造であって
、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１０″Ｃ以上における任意の
ｌ″Ｃ０以上度中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。

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、
Ｒ，、Ｒ□は各々独立的に炭素原子数１〜１８のアルキ
ル基を表わす。

（１−ａ） （Ｉ ｂ） （１−ａ−６１） （１−ａ−６２） （１−ａ−６３） ＲＩＣＱＯ４ｊべ（ε−０ＣＯＲ。

ＲＩ　ＣＯＯ（￥）３−ベロＧＯＯＲ。

Ｒ１や−がＯＲ。

（１−ａ−６４） （１−ａ−６５） （１−ａ−６６） （１−ａ−６７） Ｒ（眞）００Ｒ□ Ｒ，やバ赳ＯＲ。

ＲＩ（０→”７　ＯＲ。

Ｒ，−り冒シーぐくシーＯＲ。

（１−ｃ） （１−ｄ） （Ｉｆ）　　減粘液晶 本発明で用いる減粘液晶とは、低粘度の液晶化合物又は
組成物であって、構成する低粘度化合物は２環構造であ
って単独ではＳＣ相を示さないが、中温域母体液晶に添
加することにより、応答性の向上に寄与するものであり
、両側鎖の少なくとも一方は、アルキル基であり、特に
望ましくは両側鎖がアルキル基である化合物であって、
分子内に含まれるエステル結合は１個以下であることを
特徴とするものである。

減粘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、ＲＩ、
Ｒｔは各々独立的に炭素原子数１〜１２のアルキル基を
表わす。

／ 。っ′ ７′ ／ （ＩＩ−ａ） （Ｉｆ　−ａ−８） Ｒべ今Ｃ００℃がＲ２ （ＩＩ−ａ−９） Ｒべ今Ｃ００（ぎ０Ｒ２ （ＩＩ　−ａ−１０） Ｒ１舎ｃｏｏや置Ｒ８ （ＩＩ　−ａ−１１） Ｒ１舎ＣＯ啼防ｏＲｚ （ＩＩ　−ａ−１２） Ｒべ）ｃｏｏ（Ｊトよ （ＩＩ　−ａ−１３） （Ｉｆ　−ａ−１４） Ｒ１魯ｃｏｏ■Ｒ２ Ｒ１善ｃｏｏ＋Ｒ。

（ｎ−ｂ） （ＩＩ−ｂ−１５） （ｎ　−ｂ−１６） （Ｉｔ　−ｂ−１７） （ｎ−ｂ−１８） （ＩＩ−ｂ−１９） （Ｉｆ−ｂ−２０） （ＩＩ−、ｂ−２１） （ＩＩ　−ｂ−２２） Ｒ、０−（＝）−ＣＦｌ　ｚ　ｏＲ３巨シーＲ２Ｒ（今
Ｃ１，Ｏ（（防痛 Ｒ（へＣ１ｌ□ｉ防Ｒ２ Ｒｓ（）ｃｏ２０４　Ｒ２ Ｒ，０舎ＣＦｌ、０（ＸＲｘ Ｒ，Ｏ合ｃｔｔｚｏ依温Ｒ２ Ｒ，Ｏ舎ＣＨ□０（泣Ｒ２ Ｒ，＋ｃ＋ｔｚｏ（）　Ｒｚ （ＩＩ−ｃ） （ＩＩ　−ｃ−４） （ｎ−ｃ−５） （ｎ−ｃ−６） （ＩＩ−ｃ−７） （ＩＩ　−ｃ−８） （Ｉｆ　−ｃ−９） （ＩＩ−ｃ−１０） （ＩＩ　−ｃ−１１） Ｒ，るＣ１ｌ、Ｃは伽Ｒ２ Ｒ１（今Ｃ３ｚｃｕべ防Ｒ２ Ｒ，（今Ｃ１ｌ□ｃｎｔ６Ｒ２ Ｒべ仝Ｃ）（ｚｃＨｚＪ吸Ｒ３ Ｒ＋（）ＣＨｚＣＨｔ＋　ＯＲｚ Ｒ１（へｃｏ、ｃｏ、Ｇ　ｏＲｚ Ｒ１（今ＣＩ、Ｃべ伽０Ｒ２ Ｒ１（今ＣＨｚＣＨｚ合ＯＣＯＲｘ （ＩＩ−ｄ） （ｎ−ｄ−１３） （■ ｄ−１４） Ｒ１擾）◇ｘＲｔ Ｒ，イ◇（ぎＲ２ （Ｉ［−ｄ−１７） Ｒ暑−６ヨヨ＝＝＝＝ソに：Ｈ二＝う←−＝：］）←　
ｐｇ（ｎ　−ｄ−１８） は沁擾）Ｒｚ −Ｎ （ＩＩ　−ｄ−１９） Ｒ１諸）（濾Ｒ２ （ｆｆ　−ｄ−２０） Ｒ＋奮バ（９）Ｒ１ （ＩＩ−ｅ） 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（１−ａ−１）、式（１−ａ２）、式（１−ａ−５
）、式（Ｉ−ａ−６）、弐（１−ａ−４１）、式（Ｉ−
ａ−４２）及び式（１−ｂ−１）で表わされる化合物が
特に好ましい。減粘液晶としては、式（Ｉｌ−ａ）及び
式（ＩＩ−ｂ）で表わされる化合物が好ましく、式（ｎ
−ａ−１）、式（ＩＩ−ａ−６）及び式（ＩＩ−ｂ−１
）で表わされる化合物が特に好ましい。

（Ｉ［［）　　高温液晶 本発明で用いる高温液晶とは、３環あるいは４環構造か
らなる光学的に不活性な化合物、あるいはそれから成る
組成物であって、各化合物は前記中温域液晶からなるＳ
Ｃ相の上限温度（以下、Ｔｃと略称する。）が５０〜６
０°Ｃの組成物に１０％混合した際に、そのＴｃを１．
５°Ｃ以上上昇しうるちのであり、好ましくは、少なく
とも２環は芳香環（ｌ、４−フェニレン、ピリミジン−
２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリジン
−２，５−ジイル、あるいはそのフッ素置換体）であり
、Ｔｃが９０°Ｃ以上で、かつ、ＳＣ相の温度域が５°
Ｃ以上の温度幅を有する化合物、あるいは、その側鎖の
アルキル基の炭素原子数あるいはその形状が異った同族
体であり、特に、前記−紋穴（Ａ）で表わされる化合物
を少なくとも１種構成要素として含有することを特徴と
するものである。

−紋穴（Ａ）で表わされる化合物として具体的には、以
下の化合物を挙げることができる。

上記中、Ｃｒは結晶相、ＳＣはスメクチックＣ相、ＳＡ
はスメクチックＡ相、Ｎはネマチック相、ＳＧはスメク
チックＣ相、ＳＦはスメクチックＦ相、■は等方性液体
相を各々表わす。

上記式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−１４）で示された化
合物は次の２環ピリミジン化合物から成るＳＣ相を示す
液晶組成物に１０重量％添加した場合、いずれも、その
Ｔｃ　（ＳＣ相の上限温度）を１．５〜４℃上昇させる
効果を有していた。

この組成物の転移温度（”Ｃ）は次の通りである。

高温液晶としては、以下の一般式（Ｄ）で表わされる化
合物が、前記−紋穴（Ａ）の化合物と併用して使用する
ことができる。

（は、ＸＩ及びＸ２の少なくとも１個は単結合で式中、
Ｒ１及びＲｔは各々独立的に炭素原子数１〜１８の直鎖
状又は分岐状のアルキル基を表わし、ＸＩ及びＸ２は各
々独立的に−ｏ−，−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−、−ｓ−、又
は単結合を表わし、Ｚｌ及びＺｌは各々独立的に−ＣＯ
Ｏ、ＯＣＯ、ＣＴｏＯ−−ＯＣＩｂ−＋　−ｃｏｓ−、
−５ｃｏ−−ＣＨ，−Ｃ１ｌ□−一〇ミＣ−，又は単結
合を表わし、 水素原子のフッ素原子置換体を表わすが、好ましフッ素
原子置換体）であり、そのうちの少なくと前記中温域母
体液晶、減粘液晶及び高温液晶からなるＳＣ母体液晶に
おいて、中温域母体液晶の配合割合は、１〜９０重量％
が好ましく、５〜７５重量％が特に好ましい。減粘液晶
の配合割合は１〜５０重量％が好ましく、５〜４０ｆｆ
ｉ１％が特に好ましい、高温液晶の配合割合は１〜７０
重世％が好ましく、５〜６０！！１％が特に好ましい。

高温液晶中に、上記−紋穴（Ａ）で示される化合物は１
０％以上、特に５０％以上含まれることが好ましい。

本発明で使用するキラルドーパントとしては、（１）Ｓ
Ｃ”相を示す化合物、（２）ＳＣ”組型外の液晶相のみ
を示す化合物又は（３）液晶性を全（示さない化合物を
用いることができるが、（３）の場合には、ＳＣ母体液
晶に添加して得られるＳ０９液晶組成物の液晶性が低下
する傾向を防止するために、液晶［４１１の骨格を有す
る化合物を用いることが好ましい。

キラルドーパントがＳＣ１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、ＳＣ２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） （ＩＶ−２） （ＩＶ−３） （ＩＶ−４） ＣＩ。

＋ＣＨｒ÷、　ＣＩｌ　　ＣｇＨｓ ＣＩ。

−Ｏ＋　Ｃｕｔ−）ＴＣＨＣ□ＵＳ ＨＩ （−ＣＨｚｈ−０−ｃ−ＣＩ（ｇ　＋ｉ−ＣＩ　−Ｃｔ
Ｈｓ−ＯｆＣ！Ｉｔｈ−０＋ＣＨｚ−）ＴＣＩ　　ＣＪ
ｓ（ＩＶ−７） ＣＨ１ １＊ ＋ＣＨｇ　＋ｒＣＨＲｓ （ＩＶ−８） ＣＩ（３ −０（−ＣＨｔ−±ｙＣｆｌ　　Ｒ３ （ＩＶ−１２） Ｌ ””ＣＨＲａ （ＩＶ−１３） ＣＩｌ３ −ＣＬ−ＣＨＣＩｌ　　０Ｒｓ （ｒＶ−１４） ＣＨ３ −ＣＩｌ−ｃｕｔ−ｏＲｓ （ＴＶ−２１） ＣＨ。

−Ｓ　＋　ＣＨｒす７ＣＨ（ＣＨｔｈ−ＣＨｓ（ＩＶ−
３２） ｌｌ３ −Ｏ−ＣＨＲａ （■ ０　　　Ｃ１ｌ　　　ＧＨｚ　　　にＨＵＮｓ（凰Ｖ−
４Ｂ） −にｔｌ−Ｌ；−Ｕ　−ｏｓ （ＩＶ−５５） −０−Ｃ８□−Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （■−５７） ＣＩ ＯＣ１１ｔ　　ＣＩ　　Ｒｓ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＩ（！　　ＣＩｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８１） Ｎ ＯＣｌ１ｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８２） Ｎ ＣＨＲｓ （ＩＶ−８３） ＨｚｃＮ ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８４） ＣＩｌ□ＣＮ −〇−Ｃ１ｌ□−Ｃｌｌ　　Ｒｓ 上記各−紋穴において、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、Ｒ４は炭素原子数２＝１０のアル
キル基を表わし、Ｒ２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）〜（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で
はＳＣ母体液晶に添加してＳ０１液晶組成物とした際に
誘起される自発分極は小さいものが多く、単独でＳＣ＊
相を示す場合でもそのほとんどが１０ｎＣ／ｃｍ”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Ｓ０１液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が大きいものが多く、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。

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
合物の基本骨格の代表的なものを以下に掲げる。

ＣＩ（３ Ｈ３ （Ｖ−１８） 一０◇戸Ｈ１ＣＨ！−の （Ｖ−６６） 一〇Ｘ） （Ｖ−９０） −■図Ｔｈｏｃｏ−／＋ （Ｖ−１１４） 分ＯＣ聾公（） （Ｖ−１３８） 分ｏｃｕ雪■ト＠ （Ｖ−１６２） ※）ｏｃｎｚ−Ｂべ金 （Ｖ−１８６） ω畳ＤｏＣＨｔ−４，’（シ （Ｖ−２１０） 一〇Ｘ←０Ｃｔｌイ） （Ｖ−２３４） 夕べ今０ＣＩ（ｚ　（） （Ｖ　−２６０） 〈へＫへ・・・−の （■ （おス （Ｖ 合ｃｏｏ祖込ス （Ｖ−４４８） 畳ｏｃｏ℃→ス （Ｖ 畳ｃｏ、ｏ−Ｃ旨ス （Ｖ−４５０） （い（Ｊｌ、鞄〆ヅ、 （Ｖ−４５１） ［相］（ン込 （Ｖ−４７４） 属）ｃｏ、ｏ慢トス Ｎ （Ｖ−４７９） （い００赫 （Ｖ−５０１） （べ）ＯＣＯ松久 （Ｖ−５０２） やバ俊ＣＨ，０赫 （Ｖ−５０３） 鞄バ）００ＣＨｆ松ス （Ｖ （ボφｃｏｏ々＼ （Ｖ−５０５） 如）−＠−ｏｃｏ＾六 （Ｖ−５０６） 如■１ｃＨ２０八六 （Ｖ （ボ）ＱＯＣＨｚ筏人 上記各基本骨格中のベンゼン環あるいはシクロヘキサン
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。

以上のような基本骨格の片側もしくは両側に前記キラル
基が結合した光学活性化合物がキラルドーパントの構成
成分として有効に使用することができる。特に両側に前
記キラル基が結合した一般式（Ｂ） Ｑｌ−Ｚ　　Ｑｌ・ 〔式中、Ｑ　Ｉ　Ｉ及びＱ　１ｍは互いに異なった光学
活性基であって、各光学活性基は少な（とも１個の不斉
炭素原子を有し、かつ、Ｑ１″及びＱＤのうち少なくと
も１方の基は、不斉炭素原子が酸素、イオ］１ つ、窒素、フッ素、塩素あるいは−Ｃ−又は−ＣＡＮと
直結した構造を有する。Ｚは一般式これらの環上の任意
の１〜２個の水素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換
した構造を表わすが、上の水素原子がフッ素原子又はシ
アノ基に置換した構造においては、 Ｙｌ及びｙｚは各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ
−ＣＬＯ０ＣＨｚ　　　　ＣＨｚＣＦＩｚ−−ｃ＝ｃ　
−−ｃｏｓ−又は−５ＣＯ−を表わすが、単結合、　Ｃ
ＯＯＯＣＯＣ［］ｚ０−又は−ｏｃｔｔｚ−である場合
が好ましく、ｍ＝１の場合には、Ｙｌ及びＹ２の内の少
なくとも一方が単結合であることが好ましい。） で表わされる液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わ
す。〕 で表わされる光学活性化合物が好ましい。

−紋穴（Ｂ）で表わされる光学活性化合物において、特
に、少なくとも一方の光学活性基は前記（ＩＶ−３１）
〜（ＩＶ−９１）で表わされる基のいずれかであること
が望ましい。

このように、基本骨格の両側に互いに異ったキラル基が
結合した光学活性化合物を用いることによる利点として
以下の点を挙げることができる。

（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（ＩＶ−３１）〜（ＩＶ−９１）で表わされ
る基から選ばれるキラル基と（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−２
２）で表わされる基から選ばれるキラル基とを基本骨格
の両側に有する化合物と、同一の基本骨格でキラル基と
しては（［−３１）〜（■９１）で表わされる基から選
ばれる同一の基のみで他の側はアキラルな基である化合
物をそれぞれＳＣ母体液晶に添加して、その外挿値とし
て自発分極を求めてみると、両側にキラル基を有する化
合物の方が１０〜３０ｎＣ／ｃｍ”あるいはそれ以上大
きい。（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−２２）・で表わされる基
に由来する自発分極はたかだか１０ｎＣ／ｃｍ”程度で
あるので、両側のキラル基による自発分極の単純和より
も大きくなっていることがわかる。

さらに（ＩＶ−３１）〜（ＩＶ−９１）で表わされる基
から選ばれる基であって互いに異ったキラル基を上記基
本骨格の両側に有するような化合物では、両方のキラル
基による自発分極の極性（よく知られた強誘電性液晶で
ある（Ｓ）−２−メチルブチルｂ−デシルオ士ジベンジ
リデンアミノフェニルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ）
の極性をｅと決める。）を同一にあわせた場合には非常
に大きい自発分極を得ることができる。

この場合には両側のキラル基による自発分極の単純和よ
りもさらに１００ｎＣ／ｃｍ”あるいはそれ以上に大き
な自発分極を得ることもできる。

キラルドーパントとしてはその誘起しうる自発分極が大
きい程、その使用量が少なくてもすむので、低粘性のＳ
Ｃ母体液晶の割合を多くすることができ、その結果、Ｓ
Ｃ１液晶組成物の低粘度化が可能となる。結果として、
応答性の向上につながるものである。

（２）　　Ｎ”相あるいはｓｃ”相に誘起する螺旋ピン
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螺旋ピッチが調
整されていればよいのであって、個々の化合物について
は、必ずしもその必要はないが、キラルドーパントの主
成分としてはある程度螺旋ピッチが長い方が、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。

螺旋ピンチを長くするには、両側のキラル基による螺旋
ピッチの向きが互いに相反すればよいが、（ＩＶ−３１
）〜（ｒＶ−９１）で表わされる基から選ばれる基を両
側に有する化合物では、その自発分極の極性は同一であ
ることが好ましい。

（３）大きな自発分極を示しうる特に（ＩＶ−３１）〜
（ＩＶ−９１）で表わされる基から選ばれるキラル基で
あって、不斉合成、光学分割等の化学的手法により得ら
れたものは、その光学純度は必ずしも１００％ではない
ものが多いが、これらを１００％に精製するのはかなり
困難である。しかしながら、天然物から得られた（Ｓ）
−２−メチルブタノール由来のキラル基、あるいは微生
物工学的手法で得られるような光学純度の極めて高いキ
ラル基と組み合わせれば、これらはジアステレオマーと
なるため、クロマトグラフィー、再結晶による分離が容
易となり光学純度を１００％に近づけることができる。

一般式（Ｂ）の化合物は、キラルドーパントの構成成分
として１０％以上、好ましくは３０％以上、特に好まし
くは５０％以上用いるのが有効である。

一般式ＣＢ）の化合物中で、特に好ましい基本骨格とキ
ラル基の組み合せを有する化合物を以下に示す。

Ｉ３ ０　　匈 上記−紋穴中、Ｒ４及びＲ４′は各々独立的に炭素原子
数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ２及びＲ、ｌは各
々独立的に炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、
Ｒ７は炭素原子数２〜１０の直鎖状のアルキル基又は炭
素原子数３〜１０の分岐状のアルキル基、又は炭素原子
数４〜１０の少なくとも１個の不斉炭素を含む光学的活
性なアルキル基を表わし、ｌはＯ〜５の整数を表わし、
Ｙは単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、又は−
ｏｃｏｏ　−を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−〇　　
ＧＨｚを表わし、Ｚ′　は、 又は　＠−２→（ΣΣ→５ＥΣ　を表わし、又はＣＯＯ
、ＯＣＯ、ＣＨｚＯ，０ＣＦＩＺｌ　又は単結合をまた
、（ｑΣ において環上の任意の１〜２個の 水素原子がフッ素原子又はシアノ基で置換されていても
よい。

上記のキラルドーパントは、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重景％重
量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、Ｓ０９液晶組成物の粘度が太き（
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。

Ｓ０３液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０１１ｃ／
Ｃ１１”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、Ｓ００相を示すキラルド
ーパントの場合、単独で１００ｎＣ／ｃｎ＋”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、３００
　ｎＣ／ｃｍｚ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ＳＣ１液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時においてＮ１相、次いでＳＡ相を経てＳＣ′″相へ
と相転移するが、そのｆｆ１Ｎ”相からＳＡ相への相転
移温度（以下Ｎ’−３Ａ点という、）から、該Ｎ”　−
３Ａ点の１度高温側までにおけるＮ１相に出現する螺旋
のピッチが３μｍ以上であるＳＣ“液晶組成物がより好
ましく、該螺旋のピッチがｌＯｔ１ｍ以上であり、Ｎゝ
−３Ａ点に近づくにつれて、該螺旋のピッチが発散的に
大きくなるＳ０１液晶組成物が特に好ましい。

−紋穴（Ｂ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
ＲＩ”＋９．１１によってＮ”相に誘起される螺旋の向
きが互いに逆であるような化合物では、その誘起する螺
旋ピッチはかなり長いため、このような化合物をキラル
ドーパントの主成分として用いる場合には、螺旋ピッチ
調整が不要であるか、あるいは容易であることが多いが
、−船釣には以下のようにして螺旋ピッチを長く調整す
ることができる。

複数の光学活性化合物を含むＳ０１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１　　　　　　　Ｃ１ □＝Σ　　　で表わされることはよく知られてＰ’Ｐｉ 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Ｓ００液晶組成物の５Ａ−
Ｎ”点Ｔ０におけるＰ’をＰｅ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Ｃ３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　、　ｒ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　０ｔ
に換えてＴｏを用いて再度測定すればよい。

本発明のＳ００液晶組成物のＮ“相を示す温度範囲は、
３度以上３０度未満の範囲が好ましい。

Ｎ１相を示す温度範囲が、３度未満である場合、降温時
にすみやかにＳＡ相に相転移するため、Ｎ１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、Ｎ＊相を示す温度・範囲が３０度以上である
場合、Ｓ００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。

キラルドーパントは、キラルー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。本発明のＳＣ
“液晶組成物のＮ０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
、Ｎ８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
ＳＣ０液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ１相及びＳ
０９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→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、ＳＣＩ液晶組成
物における各相、特にＮ１相を示す温度範囲は容易にｖ
４整することができる。

本発明で使用するキラノ゛レドーパントとしては、一定
量のＳＣ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、Ｐｓと省略する。）を誘起するこ
とが必要である。

前述の如く、Ｓ０１液晶組成物としては、そのＰ、の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃＩＩｚの範囲にな
るようにキラルドーパントの添加ｌ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　ｎＣ７ｃｍ”以上のＰ５を誘起でき
るものが好ましく、５重量％添加した場合に０．５ｎＣ
／ｃｍ”以上のＰ３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限
定されるものではない。なお、実施例中、「％」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１ 中温域母体液晶として前記−紋穴（１−ａ−１）で表わ
される化合物、減粘液晶として前記−紋穴（ＩＩ−ａ−
６）で表わされる化合物及び、高温液晶として前記式（
ＩＩＩ−２）の化合物及び、前記−紋穴（Ｄ）において
、Ｚｌ−Ｚ２−単結合、Ｘ１以下の割合で混合してＳＣ
母体液晶を調製した。

（Ｉ−ａ−１） （■ 次に、ＳＣ母体液晶に添加してＳＣ１液晶組成物とした
際に、Ｎ９相に右巻きの螺旋を出現させる化合物として
、式 （この化合物をＳＣ母体液晶に１０％添加した際にＮ０
相に出現させる螺旋のピッチは６０°Ｃにおいて４．７
μｍである。） の化合物７３％と、左巻きの螺旋を出現させる化合物と
し”ζ、弐 ＣＨ３ （この化合物をＳＣ母体液晶に１０％添加した際にＮＩ
相に出現させる螺旋のピッチは６０°Ｃにおいて１１．
９μｍである。） の化合物２７％とを混合して、Ｎ”相に出現させる螺旋
のピッチが調製されたキラルトーバントを調製した。

このキラルドーパントｌＯ％と、上記ＳＣ母体液晶９０
％から成るＳＣ＊液晶組成物の２５°Ｃにおける自発分
極の値は、約６ｎＣ／ｃｍｚであった。

次に上記ＳＣ母体液晶８０％と上記キラルドーパント２
０％から成るＳＣＩ液晶組成物を調製した。

このｓｃ”液晶組成物は５７．５　’Ｃ以下でＳＣ＊相
を、７０．５°Ｃ以下でＳＡ相を、７３“Ｃ以下でＮ“
相を各々示した。このＳＣ”液晶組成物を配向処理（ポ
リイミドコーティング−ラビング処理）を施した２枚の
ガラス透明電極からなる厚さ約２μｍのセルに充填し、
等方性液体相から室温まで徐冷を行ったところ、良好な
配向性を示し、均一なＳ０１相のモノドメインが得られ
た。

このセルに電界強度１０　Ｖ　Ｐ−Ｐ／　ｕ　ｍ、５０
　Ｈｚ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°Ｃで３６μ秒の高速応答性が確認さ
れた。この時の自発分極は２１ｎＣ／ｃｍ”であり、コ
ントラストは良好であった。

実施例２〜４ 実施例１において、高温液晶として用いた式（ＩＩＩ−
２）の化合物に代えて、前記式（ＩＩＩ−１）。

（ＩＩＩ−３）、　　（ＩＩ［−１４）の化合物をそれ
ぞれ用いてＳＣ“液晶組成物を調製し、セルを作成し、
その電気光学応答速度を測定した。結果は以下に示す。

〔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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中温域母体液晶、減粘液晶及び高温液晶を含有し、
   スメクチックＣ相を示す液晶組成物に、光学活性化合物
   から成る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、高温液晶が一般式（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１
   〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ
   ル基を表わし、▲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▼、 ▲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、▲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▼、 ▲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、▲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▼、▲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 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、Ｒ＾ａが炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状の
   アルキル基であり、▲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▼が共に▲数式、化学
   式、表等があります▼である請求項１記載 の強誘電性液晶組成物。 ３、Ｒ＾ａ及びＲ＾ｂが各々独立的に炭素原子数１〜１
   ８の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、▲数式、化
   学式、表等があります▼が▲数式、化学式、表等があり
   ます▼であり、▲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▼が共に▲数式、化学
   式、表等があります▼である請求項１記載 の強誘電性液晶組成物。 ４、Ｒ＾ｂが炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状の
   アルキル基であり、▲数式、化学式、表等があります▼
   が▲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▼である請 求項２記載の強誘電性液晶組成物。 ５、キラルドーパントが一般式（Ｂ） Ｑ＾１＾＊−Ｚ−Ｑ＾２＾＊ 〔式中、Ｑ＾１＾＊及びＱ＾２＾＊は互いに異なった光
   学活性基であって、各光学活性基は少なくとも１個の不
   斉炭素原子を有し、かつ、Ｑ＾１＾＊及びＱ＾２＾＊の
   うち少なくとも１方の基は、不斉炭素原子が酸素、イオ
   ウ、窒素、フッ素、塩素あるいは▲数式、化学式、表等
   があります▼又は−Ｃ≡Ｎと直結した構造を有する、Ｚ
   は一般式（Ｃ） ▲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▼、 ▲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▼
   又はこれら の環上の任意の１〜２個の水素原子がフッ素原子又はシ
   アノ基に置換した構造を表わし、Ｙ＾１及びＹ＾２は各
   々独立的に単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＿
   ２Ｏ−、−ＯＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、−Ｃ
   ≡Ｃ−、−ＣＯＳ−又は−ＳＣＯ−を表わし、ｍは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。〕 で表わされる光学活性化合物を含有する請求項１、２、
   ３又は４記載の強誘電性液晶組成物。