JPH02265988A - 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Ｔ　Ｎ型液晶表示素子の１００〜１
ｏｏｏ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、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、ＳＣ″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） 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、ＳＣ１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、ｓｃ”相の
高温域にＮ０相を有する液晶において、Ｎ”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。）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ｓｃ”相を示す強誘電
性液晶組成物を提供する。

式中、Ｒ１及びＲｈ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
表わすが、好ましくは少なくとも１方は直鎖状のアルキ
ル基を表わす。

スー１．４−シクロヘキシレン基）を表わすが、なくと
も１個は←Ｃ）− を表わす。好ましくは を表わす。

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）Ｉ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
”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、キラノνドーバント
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相の温度範囲を狭くしや
すい傾向）が強い場合には（ハ）を、また、ＳＣ性が弱
く、Ｎ９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Ｓ０９液晶組成物とした場合の相系列であって、−船
釣には、■→Ｎ１→ＳＡ→ＳＣ′″の相系列が配向性の
点で有利である。一方、■→Ｎ”→ＳＣ＊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、（１）主として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、ＳＣ相の
上限温度を高くするために、（Ｕ）Ｔｃ点（ＳＣ相又は
ｓｃ”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′Ｃ以上の温度中の範囲でモノトロピ・ンクでもよい
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＋　、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。

り づ （１−ａ） （１−ａ−７） ＲＩＯ＋翔ＯＲ。

（１−ａ−９） （ト（酪０１？。

Ｎ （Ｉ　−ａ−１０） Ｒ１０（シで騙Ｒ８ −Ｎ （Ｉ　−ａ−３９） （１−ａ−４０） ＲＩＣＯＯ（（叉＆Ｃ００Ｒｚ ＲＩＣＯＯ櫓８伽ＣＯＯＲ２ （ｆ−ｂ） （Ｉ Ｃ） （１−ｂ−３１） Ｒ，０ＣＯ（い００４浬Ｏ１ｌ。

（Ｉ　−ｂ−３２） Ｒ，０ＣＯＯ合０００（防Ｒ２ （１−ｂ−３４） Ｒ，０ＣＯＯ合ｃｏｏ（（訓ＯＲ２ （Ｉ　−ｂ−３７） Ｒ，ｏ＋ｃｏｏ＠　０ＣＯＯＲ２ （１−ｃ−２２） ＲＩＣＯＯ＋Ｃ００ｑＣＯＯＲ。

（１−ｃ−２４） Ｒ，０ＣＯ−４訓Ｃ００４温Ｃ００ＲＺ（ｒ　−ｃ−２
５） Ｒ１０（叉ｃｏｏ各ＯＲ。

−Ｎ （１−ｃ−２７） Ｒ，ＣＯＯ−４防ｃｏｏ而！ｏＲ。

−Ｎ ｃ　Ｉ　−ｄ） （ｉ　−ｃ−５３） ＲｔＯ＋ＣＯＯ合ＯＲオ （１−ｃ−５５） ＲＩＯ＋Ｃ００合０ＣＯＲｚ （Ｉ　−ｃ−５７） （Ｉ　−ｃ−５８） Ｒ，ｃａｏ＋ｃｏｏ（沢Ｒ２ Ｒ，ＣＯＯ＋ｃｏｏ（戸Ｒ２ （１−ｃ−６０） Ｒ、ＣＯＯ−く；＝３−＝＝＝≧、ユ）−ｃｏｏ　（（
〒〒））ＯＣＯＲ２（１−ｅ） （１−ｆ） 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−ａ−２）、式（１−
ａ−５）、式（１−ａ−６）、弐（１−ａ−４１）、式
（！−ａ−４２）及び式（１ｂ−１）で表わされる化合
物が特に好ましい。

ノ ／ ／ ／ （ＩＩＩ）　　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Ｆ、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［（１，４−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、あるいはそのフン素置換体）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−殺伐（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。

−殺伐（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、ＳＢはスメクチックＢ相、ＳＣ
はスメクチックＣ相、ＳＥはスメクチックＥ相、Ｉは等
方性液体相を各々表わす。

上記、弐（Ｉｆｆ−１，）及び（ＩＩＩ−２）で表わさ
れる化合物は次の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１．５〜３°Ｃ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−殺伐（Ａ）の化合物と併用して使用する
ことができる。

ＲＩ　ＸＩ唖）Ｚ（へｚ（Ｅ）−ｘ２−　Ｒ２・・・（
Ｄ） 式中、Ｒ１及びＲ２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Ｘ
Ｉは各々独立的に−ｏ−，−ｃｏ。

−ｏｃｏ−、−ｓ−、又は単結合を表わし、ｚ’及びＺ
２は各々独立的に−ＣＯＬ−，−０ＣＯ−、−ＣＩｌ□
〇−−ＯＣＩＩ２−〜ＣＯＳ　　、　　ＳＣＯ、ＣＨ２
−ＣＩＩＺ−Ｃミｃ−、又は単結合を表わし、 （ＶΣ、ＧΣ　及び　８（トＸ　　は各々独立的に、水
素原子のフッ素原子置換体を表わすが、好ましくは、Ｘ
Ｉ及びＸＩの少なくとも１個は単結合でフッ素原子置換
体）であり、そのうちの少なくとも１個が　べｑλ　を
表わす場合である。

前記中温域母体液晶及び高温液晶を含有するＳＣ母体液
晶において、中温域母体液晶の配合割合は、】Ｏ〜９０
重景％が好ましく、４０〜８０重量％が特に好ましい。

高温液晶の配合υ１合は１０〜９０重量％が好ましく、
４０〜８０重墳％が特に好ましい。

高温液晶中に、上記−殺伐（Ａ）で示される化合物は１
０％以上、特に３０％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）　Ｓ　Ｃ”相思外の液晶相
のみを示す化合物又は（３）液晶性を全く示さない化合
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ＳＣ”液晶組成物の液晶性が
低下する傾向を防止するために、液晶類似の骨格を有す
る化合物を用いることが好ましい。

キラルドーパントがＳＣ＊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。

／ ／ ／′ （■ ＣＨＩ３ １ｌ−Ｒ４ （■ ＣＩ＋□ ＣＩｌ−ＣＩｌ□ ０１？５ （ＩＶ Ｃ１１゜ ＣＨＩ−ＣＩｌ□−ＯＲ。

ｃ＋＋ｉ １・ Ｓ　（−ＣＨｒ±、　Ｃ１ｌ　（Ｃｉｌ　ｔＹ「Ｃ１ｌ
　３（ＩＶ−３１） ＯＣ１１゜ １１１・ −Ｃ−０−ＣＨ−Ｒ４ （ＩＶ−３２） ＣＨ。

０−ＣＨ−Ｒ。

（ＴＶ−４８） Ｃｉｌ　　　　Ｃ（Ｊ−−Ｒ５ （ＩＶ ４２〕 一〇−し し１１ しＩＩ２ し１１ し２１１゜ （ＩＶ−５１） Ｃ１１，０ ・　　１ｌ −Ｃ）Ｉ　−Ｃ−５−Ｒ６ （■ Ｃ１ｌ。

Ｃｌ１ Ｏ−Ｒ７ （ＩＶ　−ｂ４Ｊ に−Ｕ−にＨ，−にＨ−ｈｓ （ＩＶ−５５） −０−ＣＩｌ□−ＣＩｌ （ＩＶ−５７） Ｃｌ ＯＣＨｔ　　Ｃｆｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−６９） Ｃｌ −Ｃ００ＣＩＩ　ｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ（■ 一〇 ＣＨ。

Ｃ［１ｚ　　Ｃｌｌ　　ＣＨｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−
７１） ＣＨ３ ０Ｃ１ｌ　　ＣＨ２ＯＣＯＲ５ （ＩＶ−７２） Ｃ１（。

−０−ＣＨ−ＣＨｚ（Ｃ０□）−−ＯＣＯＲ５（ｒＶ−
７３） −０−Ｃ１１Ｉ ＣＨ３ Ｃ）Ｉ−（ＣＨ２）−ｉ−ＯＣＯＲｓ （ＩＶ−６２） Ｆ３ ０−ＣＩ−Ｒ５ （ＩＶ−６４） ｌｌ３ −０−ＣＨ□−ＣＨ ＣＨ２−０Ｒ５ （ＴＶ−６５） ＣＨ５ ０−ＣＩｌ−ＣＨ。

ＯＲ。

（ＩＶ−６６） ＣＨ。

−０＋　ＣＨ，÷−Ｃ１（Ｃ１ｌ　ｚ：Ｆｖ−ＯＲ５（
ＩＶ−５７） −に００ＧＨｚ−にＩＩ　　　Ｃｔｌ　　　にｚＨｓ（
！Ｖ−７５） ｌ１ｘ ＯＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　０Ｒｓ （■ ＣＨｌ −５ＣＨＲｓ （ＩＶ−７８） Ｃ、Ｈ。

０−ＣＩｌ□−Ｃ１ｌ　　０Ｒ６ （ＩＶ ０　　　ＣＯＣＨＩｌａ （ＴＶ−８０） −Ｃ００ＣＨ□−Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８１） 一〇 Ｎ ＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （■ Ｎ １・ ＨＲｓ （ＩＶ−８３） Ｃ００ ＣＩｌ□ＣＮ ＣＨｚ　　Ｃｌｌ　　Ｒｓ （■ 一〇 Ｈ２ＣＮ Ｃ１ｈ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ 上記各−殺伐において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜１０の整数を表わし、Ｒ８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、Ｒ１は炭素原子数１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ１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Ｓ００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ＳＣ０
相を示す場合でもそのほとんどが１ｏｎｃ／ｃｍ”以下
にすぎない。

一方、光学活性基として、式（ＩＶ−３１）〜（■９１
）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ＳＣ０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／ｃｍ２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。

ＣＬ　　ＣＨ３ （Ｖ−１８） −〇Σ０ΣＣＨ冒−〇 （Ｖ−４２） 召＋＋σ （Ｖ −◇罰 （Ｖ−１１４） ◇）ｏｃぺ午０− （Ｖ−１３８） 召Ｘ・・・・石ト０ （Ｖ ◇）ＯＣＨｚＢ’べ今 （Ｖ−１８６） Ｃべ砺ＯＣ−田 （Ｖ−２１０） 一〇に←０Ｃ１１□◇） （Ｖ−２３４） 召Ｒ吟ＱＣ）１．→） （■ 〈今■）・・・−の （Ｖ 卒ヅ卒なＣ００ＪＸ■７ （■ や巳ス （■ 合ｃｏｏ祖ビ乞、 （Ｖ 畳０ＣＯ（煽ス （Ｖ 畳ＣＩ＋、０やヒバ （■ 合０Ｃｆｈ漁Ｙシゝ・ （Ｖ 合忰ｉ （Ｖ−４７７） ℃岬ν込 （ＪＪ （Ｖ−４７９＞ 合ｃｏｏぺ六 （Ｖ−５０１） やバ俊ｏｃｏぺ望 （■ 鞄バｅＣＨ，０−へ人 （Ｖ−５０３） 頑バ俊０ＣＨｚ赫 （Ｖ−５０４） 召旨今ｃｏｏ々＼ （■ ｌバ）ｏｃｏ挾入 （Ｖ−５０６） ｌｃＨ，ｏぺ人 （Ｖ ｌ旅■０ＣＨ２々＼ 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。

ノ 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） Ｑ”−Ｚ−Ｑμ 〔式中、ＱＩ″及びＱ”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　”及びＱ２”のうら少なくとも１方
の基は、不斉炭素原子が酸素、イオつ、窒素、フッ素、
塩素あるいは−Ｃ−又は−〇ミＮと直結した構造を有す
る。Ｚは一般式（式中、（！Σ、（百Σ　及び　（ＥΣ
　は各々／′ 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ましい。

Ｙｌ及びＹ２は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ
ＣＨｚｏ　　　　０ＣＨｚ　　　　ＣＯ□Ｃ１１，−−
（：：＝（：　　　　ＣＯ５−又は−５ＣＯ−を表わす
が、単結合、　ＣＯＯ’　　ＯＣＯＣｌ１ｚ０−又は−
〇Ｃｔｌ　ｚ−である場合が好ましく、ｍ＝１の場合に
は、Ｙｌ及びｙｚ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。

−殺伐（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（ＩＬｉ）〜（ＴＶ−２２
）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（ＴＶ−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。（ＴＶ−１，）〜（■−２２）で表わされる
基に由来する自発分極はたかだかｌ０ＦＩＣ／Ｃ！１２
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−デシルオキシベン
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１００　ｎＣ／ｃｍｚあるいはそれ以」二に
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
Ｃ”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ＳＣ１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Ｓ００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、螺旋ピン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。

螺旋ピッチを長くするには、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
）〜（ＩＶ−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。

−ｍ式（Ｂ）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。

上記−殺伐中、Ｒ４及びＲ４７は各々独立的に炭素原子
数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ３及びＲ、Ｉは各
々独立的に炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、
Ｒ１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０〜５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　　
Ｃ１１３を表わし、Ｚ′　は、 又は　−＝（◇−ｚ　−（ｑΣべ」）−を表わし、又は
−Ｃｏｏ−、−０ＣＯ−、ｃｏ、ｏ、　ＯＣＩ！□、又
は単結合をまた、 においで環上の任意の１〜２個の 水素原子がフッ素原子又はシアノ基で１されていてもよ
い。

」二足のキラルドーパントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６
０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、Ｓ０１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、キラルドーバン］・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％より沙ないと、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。

Ｓ　Ｃ１一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、ＳＣ”相を示すキラルド
ーパントの場合、単独で１００ｒ＋Ｃ／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、３００
ｎＣ／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
遣％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重里％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Ｎ３相、次いでＳＡ相を経てＳ　Ｃ１）相
へと相転移するが、その際Ｎ１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度高温側までにおりるＮ１相に出現する螺旋のピ
ッチが３μｍ以」二であるＳＣ９液晶組成物がより好ま
しく、該螺旋のピッチが１０μｍ以上であり、Ｎ″　　
Ｓ　Ａ点に近づくにつれて該螺旋のピンチが発散的に大
きくなるｓｃ”液晶組成物が特に好ましい。

−殺伐（Ｂ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル５
Ｒ＋”　、Ｒｚ”によってＮ２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Ｓ００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Ｃｉ、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ＰｌをＰＴ＋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−Ｎ９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。

本発明のＳＣＩ液晶組成物のＮ９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。

Ｎ９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、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、Ｎ”相を示す温度範囲が３０度以上である場
合、Ｓ０１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、（］）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Ｓ
Ｃ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Ｓ０１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、ＮＩ相及び
Ｓ０１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ＳＡ相の温度範囲が狭り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。

このようなギ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Ｓ０１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。

本発明で使用するキラル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、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Ｐ、の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／Ｃｌｌ１ｚ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Ｐｗ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
ラルドーパントとしては、ＳＣ母体液晶に１０ｉｉ量％
添加した場合に１．ＯｎＣ／ｃｔａ″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
ｎＣ／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。

／ ヂ 〆 実施例１ 中温域母体液晶として前記−殺伐（１−ａ−１）で表わ
される化合物から ３１．５％ ３１．５％ 高温液晶として前記式（ＩＩＩ−１）で表わされる化合
物１０％から成るＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶は、５７゛Ｃ以下でＳＣ相を示した。

次にＳＣ母体液晶に添加してＳＣ“液晶組成物とした際
に、Ｎ“相に右巻きの螺旋を出現させる化合物として、
弐 ／ フ ／ ／ Ｉ３ （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（外挿値）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
して、式、 （この化合物をＳＣ母体液晶に１０％添加した際にＮ１
相に出現させる螺旋のピッチは６０°Ｃにおいて約１１
．９μｍ（外挿値）である。）の化合物２７％とを混合
して、Ｎ０相に出現させる螺旋のピッチが調整されたキ
ラルドーパントを調製した。

このキラルドーパント１０％と上記ＳＣ母体液晶に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／ｃｍ２であった。

次に、上記ＳＣ母体液晶８４％と上記キラルドーパント
１６％からなるＳＣ″液晶組成物を調製した。

このｓｃ”液晶組成物ば６１°Ｃ以下でＳＣ“相を示し
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Ｓ０４相のモノドメインが得られた。

このセルに電界強度ｉ　０　Ｖ　Ｐ−Ｆ／　ｕ　ｍ、５
０　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４１μ秒の高速応答性が確認
された。このときの自発分極は１２．２　ｎＣ／ｃ＋ｏ
”チルト角は２６．８　’でコントラストは非常に良好
であった。

実施例２ 実施例１において式（ＩＩＩ−１）の化合物に代えて前
記式（ＩＩＩ−２）の化合物を用いた以外は実施例１と
同様にしてＳＣ″液晶組成物を調製した。

このＳＣ”液晶組成物は、６３°Ｃ以下でＳＣ゛相を示
し、実施例１と同様にして電気光学応答速度を測定した
ところ、２５°Ｃで４５μ秒の高速応答性を示した。ま
た、コントラストも良好であった。

〔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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中温域母体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▼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▼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▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼（トランス−１，４
   −シクロヘキシレン基）を表わすが、▲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▼のうち少なくとも１
   個は▲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及びＲ＾ｂが各々独立的に炭素原子数１〜１
   ８の直鎖状アルキル基であり、▲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、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▼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▼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又は２
   記載の強誘電性液晶組成物。