JPH02269794A - 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］ Ｓ０１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
２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、ＳＣ０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、ｓｃ”相の
高温域にＮ＊相を有する液晶において、Ｎ０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Ｓ００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、中温域液晶及び減
粘液晶を含有し、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バントを添加して成る
強誘電性液晶組成物であって、特に減粘液晶が次の一般
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を表わすが、Ｒ”
及びＲ’のうち少なくとも一方は直鎖状のアルキル基を
表わす。Ｒ−及びＲｂが各々独立的に炭素原子数４〜１
２の直鎖状アルキル基、２．−１．４−シクロヘキシレ
ン基を表わす。

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）Ｔ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、キラルドーバン
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、キラルドーバントの
スメクチックＡ性（ＳＣ母体液晶に添加した場合に、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
、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
Ｓ０４液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、■→Ｎ“→５Ａ−）ＳＣ”の相系列が配向性の点
て有利である。一方、ｌ−４−Ｎ”→Ｓ０９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、（■）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
低くし、応答性を改善した組成物である。

（１）中温域液晶 本発明で用いる中温域液晶とは、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、Ｓ
Ｃ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１°
Ｃ以上の温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） （■ ｂ） （１−ｃ） （Ｉ　−ｃ−２９） Ｒ，ＯＣＯ会ｃｏｏ各ＯＲｔ −Ｎ （１−ｃ−３０） Ｒ＋０会ｃｏｏイ伽Ｒ２ （１−ｃ−３２） Ｒ，Ｃｏｏ＋ｃｏｏイ伽Ｒ２ （１−ｃ−３４） Ｒ，Ｏ（（防Ｃ００（かＲ２ （Ｉ　−ｃ−３６） Ｒ，ＣＯＯ会ｃｏｏ斗Ｒ２ （１−ｄ） 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（Ｉ−ａ−２）、式（Ｉ−ａ−
５）、式（１−ａ−６）、式（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。

（Ｉ［）　　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、両側鎖中のアルキル鎖の炭素原子数及びその形状
のみが異なった同族体においても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。

本発明は、特に減粘液晶として前記一般式（Ａ）で表わ
される化合物を含有することを特徴とするものである。

一般式 で表わされる化合物の代表的なも のと、 その相転移温度を第１〜３表に掲げる。

第 ■ 表 第 表 （つづき） （＊はＳＡ相の可能性もある。

第 表 第 表 （つづき） 第 表 （つづき） ／ ／ ／ ／ 上表において、Ｃｒは結晶相、ＳＡはスメクチックＡ相
、ＳＢはスメクチックＢ相、Ｎはネマチック相、■は等
方性液体相を各々表わす。・はその相が存在することを
、−はその相が存在しない（又は確認できない）ことを
表わし、・の右の数字はその相からより高温域の相への
転移温度を表わし、（）内はその相がモノトロピックで
あることを表わす。

これらの化合物はいずれもＮ相、ＳＡ相あるいはＳＢ相
を示すがＳＣ相は示さない。一般にこのような相転移を
示す液晶化合物をＳＣ相を示す液晶組成物に添加した場
合、そのＴｃ　（ＳＣ相の上限温度）を大きく降下させ
ることが多い。しかるに本発明の式（Ａ）の化合物を添
加した場合においてはそのＴｃ降下度は小さく、しかも
ＳＣ相を示す液晶組成物の粘性が低下し、応答性を大き
く向上させることも可能である。

減粘液晶としては、以下に示す一般式（Ｄ）で表わされ
る化合物が一般式（Ａ）で表わされる化合物とを併用し
て用いることもできる。

式中、Ｒｚ及びＲ−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で
あって少なくとも１方はアルキル基を表わすが、好まし
くは炭素原子数３〜１２の直鎖状のアルキル基を表わし
、 ■は　−Ｃ０〇二、　ＯＣＯＣＨｚｏ　　　　０ＣＨ２
−Ｃ）ｌｔｃＨｌ、　　ｃ＝ｃ　　、　　ＣＯ３、５Ｃ
Ｏ−又は単結合を表わす。

中温域液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の１０〜９９重
量％が好ましく、６０〜９５重量％が特に好ましい。減
粘液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の１〜９０重景％が
好ましく、５〜４０重量％が特に好ましい。

減粘液晶中に、上記一般式（Ａ）で表わされる化合物は
２０重量％以上、特に４０重量％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”相以外の液晶相
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Ｓ００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
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） ＣＨ。

（−ｃｏ、　＋ｒ　Ｃ１ｌ　−ｃｚｕｓ（ＩＶ−２） １ｈ −Ｏ＋　Ｃｆ１ｔ−＋ＴＣＨＣＪｓ （ＩＶ−３） ＣＨ。

１・ ＋ＣＨｚｈ−０＋　Ｃ１ｂ−す、　Ｃ１ｌ　　ＣｚＨｓ
（ＩＶ−４） −ｏ＋ＣＨｚｈ−０＋　ＣＨｚ÷Ｔ−ＣＨ−Ｃ２１Ｓ（
ＩＶ−５） ｏ　　　　　　　　　　ＣＨ。

ＩＩ　　　　　　　　ｌ・ −Ｃ−０＋　ＣＨｚ−＋ｒＣＨＣＪｓ （ＩＶ−７） ＣＨ３ −（−ＣＨ，÷７ＣＨＲ３ （ＩＶ−８） １ｈ −Ｏ＋　Ｃ１ｂ−＋Ｔｅ１ｌ　　Ｒ：１（ＩＶ−１０） ＯＣＲ３ １１１ゆ −０−Ｃ＋　Ｃ１ｂ−＋−ｒＣ１ｌ　　Ｒ３（ＩＶ−１
２） ＣＨｌ −ＣＨＲ４ ＣＩｌ：１ １申 −ＣＨｚ−ＣＨＣ１ｌ□−０Ｒ５ （■−１４） ＣＨｌ −ＣＨ−ｃｏｚ−ＯＲ５ （ＩＶ−２１） ＣＨ３ −５＋Ｃ）ｌｚ　＋−Ｃ）ｌ　（ＣＩ！□−）ｉ−ＣＨ
３（ＩＶ−３２） ＣＨ３ −０−Ｃ）ｌ−Ｒ。

（ＩＶ−３５） ０　　　にＨＣＨｚ　　　にＨ（Ｉ）ｌｓ（ＩＶ−４３
） ＯＣＨ。

１１　　　・ ０−ＣＣ１ｌ　　０Ｒｓ （ＩＶ−５３） Ｃ１１゜ −ＣＨ−０−ＲＳ （ＩＶ−）４Ｊ −し一υ−ＬＪＩｚ−Ｌｉｔ　−Ｋｓ （ＩＶ−５５） −Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ−Ｒ５ （ＩＶ−５６） Ｑ　　　　　　　　Ｃ１ −Ｃ−０−ＣＩ□−ＣＩｌ−Ｒ５ （ｒＶ−５７） 一〇 Ｃ１ｌ□−Ｃ８ （ＩＶ−６２） ＣＦ３ ０　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−６４） ＣＤ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−６５） ＣＨ３ −Ｏ−ＣＩ−ＣＬ−ＯＲ５ （ＩＶ−６６） ＣＨ２ −０＋ＣＨｔ　＋−ｒＣＨ（ＣＨｚ＋１−０Ｒｓ（ＩＶ
−６７） −ＣＯＯＣＩｈ　　　Ｃ１ｌ　　　　にＨＬ；χ■５（
ＩＶ−７５） ＣＨ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒｓ （ｒＶ−７６） ＣＨ３ ５ＣＨＲｓ （ＴＶ−７８） ｃ、ｎ５ Ｏ−ＣＬ−ＣＩ−ＯＲ＆ （ＩＶ−７９） ０　　ＣＯＣＩ　　　Ｈａ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８１） ＣＮ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ ＣＮ （ＩＶ−８３） ＣＨ，ＣＮ −ＣＯＯ−ＣＩｌ□−ＣＩ−Ｒ５ （ＩＶ−８４） ＨＩＣＮ −０−Ｃ）１．−　Ｃ）ｌ　−Ｒ。

ＣＨ３ Ｃ）１３ 上記各一般弐において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜ＩＯ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２〜１０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、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（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ＳＣ“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ＳＣＩ
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Ｓ０４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Ｓ０１
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。

（Ｖ−２４） −ＣＸＣ＝ｃ　−＠ｏｃｏ−＠ （Ｖ−７２） 夕ト〈：←・・・・−＠ （Ｖ−９６） 〜０！［有］・・・−〇 （Ｖ−１２０） 分・・・郵ト〈：今 （Ｖ−１４４） 分ｏｃｏ−００ベユ （Ｖ−１６８） 分・・・−＠！［有］ （Ｖ−１９２） 召づＪｏｃｏ＄ （Ｖ−２１６） 夕べ園・・・（÷ （Ｖ　−２４０） ０千ト・・（） （Ｖ−２６１） ＜今に←・・・・（） （Ｖ　−２６２） ＜今＋ｏＣＨｚ分 （Ｖ−２６３） ［有］、’＋　ｃｏｏ　−＠ （Ｖ−２６４） べＲシ・・・（〉 （Ｖ−２６５） べＲ）・・・・（） （Ｖ−２６６） ぺＲ其・・・・０ （Ｖ　−２６７） ０べＥ）−ｃｏｏ　−＠ 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） ＱμｍＺ−Ｑ” 〔式中、Ｑ　Ｉ　ｄｌ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、Ｑｌ“及びＱ２８のうち少なく
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−Ｃ＝Ｎ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
の水素原子がフン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、 ｙ＋及びＹｔは各々独立的に単結合、−Ｃｏｏ　−０Ｃ
ＯＣＨｇ０　　　０Ｃｔｌ□−Ｃ）（ｚｃＨｚ−−ｃ＝
ｃ−−ｃｏｓ−又は＝ＳＣＯ−を表わすが、単結合、　
ＣＯＯＯＣＯＣＨｚｏ−又は−ＯＣＲ，−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。

一般式（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（ＩＶ−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）〜（■−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（■−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。

キラルドーバ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
０１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ＳＣＩ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Ｎ１相
あるいはＳ０９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
）〜（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）〜
（ｒＶ−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（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。

ＬＶＩ−１！１ＩＪ Ｒ，−Ｌ；ｔｌ−Ｙ−Ｌ −υ−Ｌ、Ｉｔ！Ｌ、１１−〇ｈｓ 上記一般式中、Ｒ４及びＲａ’は各り独立的に炭素原子
数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ６及びＲ、ｒ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−０−Ｃ
ＨＩを表わし、Ｚ′　は、 −ＣＯＯ− −ＯＣＯ− ｃｏｔｏ− ＯＣＨｚ−９ 又は単 す。

Ｘｌ及びＮ４は各々独立的に水素原子、フッ素原子又は
シアノ基を表わし、）（１は水素原子又はＸＩを表わし
、Ｎ３は水素原子又はＮ４を表わす及びＮ４のうち少な
くとも一方は水素原子を表わす。

上記のキラルドーバントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０
重量％の割合で添加してＳＣ４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
菖２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／Ｃ１１”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、キラルドーバントの添加
割合は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３００ｎＣ
／ａｍ”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バントでは
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Ｎ１相、次いでＳＡ相を経てｓｃ”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度高温側までにおけるＮ＊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１０μｍ以上であり、Ｎ“−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Ｓ
００液晶組成物が特に好ましい。

一般式ＣＢ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒ１”＋Ｒ，１１によってＮ８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
ドーバ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ＳＣ″液晶組成物のＮ８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５０１
１液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰＬをｐ、ｉ
　とする時、となるようにＣｉを選べばよい。ここでＰ
ｉ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７１　、１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ＳＣ“液晶組成物のＮ１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、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３０度以上である
場合、Ｓ０９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Ｓ０
９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
、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、キラルドーバントが
ＳＣ“液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ１相及びＳ
００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Ｓ０８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Ｎ８．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、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／Ｃ−ＩＩ＋２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Ｐｌ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Ｓ００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Ｐｌ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／ｃｔａ”以上のＰｌ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 ＳＣ母体液晶に添加してＳ０１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、弐 の化合物５５％と、左巻きの螺旋を出現させる化合物と
して、式、 の化合物４５％とを混合して、Ｎ１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。

このキラルドーバントを、以下に示したＳＣ母体液晶に
２０％添加して得たＳＣ“液晶組成物の２５°Ｃにおけ
る自発分極の値は、１５ｎＣ／ｃｍ”であった。

なお、用いたＳＣ母体液晶は前記一般式（１−ａ−１）
で表わされる化合物から 及び からなる組成物（以下、母体液晶（Ａ）という。）であ
り、５７°Ｃ以下でＳＣ相を、６４．５°Ｃ以下でＳＡ
相を、６９°Ｃ以下でＮ相を各々示した。なお、６０°
Ｃにおける螺旋ピッチの値は外挿的に求めた値である。

次に、中温域液晶として、前記一般式（１−ｂｌ）で表
わされる化合物から、 の化合物２５％ の化合物２５％ の化合物２５％ 及び の化合物２５％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。（以下、母体液晶（
Ｂ）という。） 次に減粘液晶として、 前記式（ＩＩ−１）の化合物　　　　　４０％前記式（
ＩＩ−２）の化合物　　　　　４０％及び前記式（ｎ−
３）の化合物　　　　　２０％から成る減粘液晶組成物
を調製した。

次に、上記キラルドーバント１６％、母体液晶（Ａ）３
６％、母体液晶（Ｂ）３６％、減粘液晶組成物１２％か
ら成るＳＣ＊液晶組成物を調製した。

このＳ０１液晶組成物は５１．５°Ｃ以下でＳＣ相を、
５６°Ｃ以下でＳＡ相を、６３．５°Ｃ以下でＮ”相を
各々示し、それ以上の温度で、等方性液体（ｒ）相とな
った。また、室温以下で長時間放置しても結晶化せず、
その融点は明確ではなかった。

このＳ０１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、■相から室温ま
で徐冷を行ったところ、極めて良好な配向性を示し、均
一なモノドメインが得られた。

このセルに電界強度１０　ＶＰ−Ｐ／μｍ、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°Ｃで４３μ秒の高速応答性が確認された。

このときのチルト角は１７°、自発分極は２８ｎＣ／ｃ
ｍ”であり、コントラストは良好であった。

〔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。

代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中温域液晶及び減粘液晶を含有し、スメクチックＣ
   相を示す液晶組成物に、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、減粘液晶が一般式（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を表わすが、Ｒ
   ＾ａ及びＲ＾ｂのうち、少なくとも一方は炭素原子数１
   〜１８の直鎖状のアルキル基を表わす。 ▲数式、化学式、表等があります▼はトランス−１，４
   −シクロヘキシレン基を表わす。▲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、▲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▼、▲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又は２
   記載の強誘電性液晶組成物。