JPH02276886A - 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、ＳＣ０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〕

Ｓ０９相を示す液晶化合物（以下、ＳＣ０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、Ｎｏ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、ｓｃ”相の
高温域にＮ′″相を有する液晶において、Ｎ８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。）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、Ｐ、と省略する。

）の大きいＳＣ０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。

ＲＯ÷ＣＯＯ（トＯＲ’ （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、高温液晶及び減
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Ｓ０９相を示す強誘電性液
晶組成物を提供する。

（式中、Ｒ１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−散大（Ａ
）において、Ｒｂはアルキル基である場合が好ましく、
その中で、特に、 （Ａ−１）　　Ｒ”がアルコキシ基であって、（Ａ−２
）　　Ｒ”がアルキル基であって、が好ましい。

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）Ｉ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
、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
ＳＣＩ液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、Ｉ→Ｎ０→５Ａ４３Ｃ”の相系列が配向性の点で
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。

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。

（■）　３環又は４環の好ましくは３環構造の化合物、
又はそれらから成る組成物であって、混合により組成物
のＳＣ相の上限温度（以下、Ｔｃと省略する。）を上昇
させる効果を有する高温液晶と、 （■）　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、又はそれらから成る組成物である減粘液
晶、 とを含有する組成物である。

ノ ア 本発明において用いるところの高温液晶とは、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、２環構造
でＳＣ相を示す液晶化合物から成る組成物のＳＣ相の上
限温度（以下Ｔｃと略称する）が、５０〜６０℃の組成
物にｌＯ％混合した際、そのＴｃを３℃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（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。

あるいはそのフッ素置換体）であり、Ｔｃが９０℃以上
で、かつＳＣ相の温度域が５℃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−散
大（Ａ）で示される化合物を少なくとも１種構成要素と
して含むことを特徴とするものである。

一般式（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。

目 目 目 目 上記中、Ｃは結晶相、Ｎはネマチック相、ＳＣはスメク
チックＣ相、ＳＡはスメクチック人相、ＳＢはスメクチ
ックＢ相、■は等方性液体相を表わし、ｍ、ｐ、は融点
を、ｃ、ｐ、は透明点を表わす。

高温液晶としては、以下の一般式（Ｄ）の化合物を一般
式（Ａ）の化合物と併用して用いることができる。

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、Ｘｌ及びＸ
ｔは各々独立的に、−ｏ−−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−、−ｓ
−、又は単結合を表わし、２重及びＺｚは各々独立的ニ
ＣＯＯＯＣＯＣＪＯ−−ＯＣＵ□−、−ＣＯＳ−、−５
ＣＯ−、−ＣＩｌ□−ＣＩ、−−ＣＥＣ−又は単結合を
表わし、 ２個の水素のフッ素置換体を表わすが、好ましくは、Ｘ
ｌ及びＸｌの少なくとも１・個は単結合であり、Ｚｌ及
びＺ２の少な（とも１個と単結合であり、０．−／；Σ
　及び　（口Σ　の少なくとらのフッ素置換体であり、
そのうちの少な（とも１個が　（亜Σ　を表わす場合で
ある。

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
り、その両側類のアルキル鎖の炭素原子数又は形状のみ
が異なった同族体を含めて単独ではＳＣ相を示さないが
、高温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ｉよ、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、Ｒ，、
Ｒ，は各々独立的に炭素原子数１〜１２のアルキル基を
表わす。

（ｎ−ａ） （Ｉｔ−ｂ） （ＩＩ　−ｃ） （ｎ−ｄ） （ｎ　−ｄ−５） Ｒ，ぼ−）Ｒ２ Ｃｎ　−ｄ−８） （ＩＩ−ｄ （Ｉ［−ｄ−１０） （■ ｄ−１１） （■ ｄ−１２） Ｒ，＋所Ｒ２ Ｒ，−＠−＜凌Ｒｔ Ｒ，やパ俊Ｒ２ Ｒ，も＋Ｒ。

Ｒ＋４μＤＲ。

（ＩＩ−ｅ） 以上の化合物のうち、減粘液晶としては、式（Ｉｆ　−
ａ）及び式（Ｉｔ−ｂ）で表わされる化合物が好ましく
、式（ＩＩ−ａ＝１）、式（ＩＩ−ａ−６）及び式（Ｉ
Ｔ−ｂ−１）で表わされる化合物が特に好ましい。

前記高温液晶及び減粘液晶を含有するＳＣ母体液晶にお
いて、高温液晶の配合割合は、３０〜７０重量％の範囲
が好ましく、減粘液晶の配合割合は３０〜７０重景％の
範囲が好ましい。

高温液晶中に、上記−散大（Ａ）で示される化合物は１
０重量％以上、特に５０重景％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Ｓ０１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Ｓ００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、５Ｃ１１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−８） Ｌ −０＋ＣＨ！÷、Ｃｌ１−Ｒ３ （ｒＶ−２） Ｃ１１゜ ０　（−Ｃ１１，−ｈ−ＣＩｌ−Ｃ２Ｈ５（ＩＶ−３） ＣＨ。

＋Ｃ１１□ｈ−０＋　ＣＨｚ−＋ＴＣｌｌ　　ＣｚＨｓ
（ＩＶ−４） Ｃ１１゜ １・ ０（−Ｃ１１□）−０−（−ＣＩ＋□−＋−１−ｃｌＩ
−ｃｚｎｓ（■−１２） ＣＨ。

−ＣＨＲ４ （ＴＶ−６） ０　　　　　　　　ＣＨ３ １１１゜ −０−Ｃ＋　Ｃ１１！−＞Ｔｅ１ｌ　　ＣｚＨｓ（ＩＶ
−１３） Ｃ１ｆ。

−Ｃ１冒ｘ−Ｃｆｌ　　　ＣＨｚ　　　０Ｒｓ（■−７
） ＣＩｌ。

＋Ｃ１１□＋−Ｃ１ｌ−ＩＩユ （■−１４） ＣＨ。

−Ｃ１ｌ　　ＣＨｚ　　ＯＲｓ （ＩＶ−２０） −０−ＣＨｉ　　にＨ−に１ｈｃｔｈｃｔｌｚ−にＨし
■】 （ＩＶ−４ＺＪ −υ−ｔ；−Ｌ；ｔｌ−Ｌ；Ｉ１．−Ｌ；ＩＩ　−Ｕｚ
ｌｌｓ（ＩＶ−３２） ＣＨｉ ］・ −ＯＣＲＲａ ｊｌＶ　−３）ノ Ｌｌ　　　に＋１　　１；Ｔ。

に１ｌ−ＯＲ。

（ＩＶ　−４１ｊ） −Ｌｕｌｌ−Ｌ；−υ−Ｈ５ （■−５３） Ｃ１１３ １・ ＣＨＯＲｓ （ｒＶ−６２） ＣＩ？３ ０　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ｒＶ−６４） ＣＨ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−６５） ＣＨ。

ＯＣＲＣＨｔ　　０Ｒｓ （ＩＶ−６６） ＣＨｔ −Ｏ−（−ＣＨ，−±、Ｃ１１（ＣＨｚ）ｉｏＲｓ（Ｉ
Ｖ　−ｂ’υ −ＣＯＯＣ１１２ＣＨＣＨＣｚＨｓ （■−５５） ０　　Ｃ１ｈ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−５７） ０　　ＧＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７２） ＣＨ３ ０ＣＨＣＨｚ（ＣＨｚ）ｉ−ＯＣＯＲｓ（ＩＶ−７５） ＣＩｌ２ ０　　ＣＪ　　Ｃｌｌ　　０Ｒｓ （ＴＶ−７６） ＣＨ３ １・ −５−ｃｌｌ　−Ｒ６ （ＩＶ−７８） ｔＨｓ Ｏ−ＣＩｌ□−ＣＩｌ−ＯＲ。

（ｒＶ−７９） 〒ＯＣ−ＯＣＨＨａ Ｃｌｌ。

しＨ。

（ＩＶ−８０） −Ｃ００ＣＩＩ□−ＣＨ−Ｒｓ （ｒＶ−８１） Ｎ ＯＣ１ｈ　　Ｃｌｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８２） Ｎ １・ Ｃｌｌ　　Ｒｓ （■ １ｈＣＮ −ＣＯＯＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８４） ＣＩｌ□ＣＮ −０−Ｃｌ１ｚ　−ＣＩｌ　−Ｒｓ 上記各−散大において、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、Ｒ９は炭素原子数１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ＆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）〜（■−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（、単独でＳＣ“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）〜（■−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Ｓ０９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３００ｎ　Ｃ／　ｃｔａ　”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−１２） 一σｃｏ、ｏ（）ｏｃｎ、％ （Ｖ−３６） −Ｃ巳０バ→ （Ｖ−１５２ン 分・・・（÷ （Ｖ−１５２） ※Ｘ・・・（÷ （Ｖ−１５３） ◇）−ＣＨ□Ｏ◇） （Ｖ−１５４） ◇）ＯＣＩＩｚ◇ン （Ｖ−１５５） ◇）ｏｃｏ−の （Ｖ−１５６） 恒ｏｃｏｔ−Ｇ （Ｖ−１８０） 召Ｘ（）ＯＣ１１□Ａ羽 （Ｖ−２０４） カベＥ）−ｏｃｏ　４ （Ｖ　−２４７） ０■キｃｏｏ　−＠ （Ｖ−２４８） ０バキｏｃｏ　（） （Ｖ−２４９） ＣベキＣＨ１Ｏ０ （Ｖ−２５０） ＋÷０ＣＩＩ□０ （Ｖ　−２５１） 舎Ｘ（へＣＯＯ−の （Ｖ−２５２） ０べＥ）−、ｏｃｏ　−０ （Ｖ　−２５３） ０べ）ＣＩｌｔＯ０ （Ｖ−５００） 鞄バ）Ｏｃｏｏべ人 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、シアン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） Ｑ”−Ｚ−Ｑ”″ 〔式中、Ｑ　＋　１１及びＱ８０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
炭素原子を含有し、かつ、Ｑ　ｌ　１１及びＱ”のうち
少なくとも１方の光学活性基は、不斉炭素原子が酸素、
イオウ、窒素、フッ素、塩素のへテロ原子又は−〇−−
ＣＥＮと直結した構造を有する。

Ｚは一般式（Ｃ） これらの環上の任意の１４２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ｙｘは各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ
ＣＨｚＯＯＣＨ！　　　　ＣＨｚＣＩＩｚ−−ｃ　＝　
ｃ　−−ｃｏｓ−又は一５ＣＯ−を表わすが、単結合、
−ＣＯＯ−−０ＣＯ−−ｃｏｔｏ−又は−０Ｃ１１！−
である場合が好ましく、ｍ＝１の場合には、Ｙｌ及びＹ
！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。

−散大（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）〜（ＩＶ−２２）で表わされる
基に由来する自発分極はたかだか１０ｎＣ／ｃａ＋”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）〜（ＴＶ−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／ｃ＋ａ”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
０９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ＳＣ９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Ｎ０相
あるいはＳ０８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
）〜（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）〜
（ＴＶ−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。

一３１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−散大中、Ｒ４及びＲ４′は各々独立的に炭素原子
数２〜ｌＯのアルキル基を表わし、Ｒ３及びＲｓ′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〜ｌＯ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、！は０〜５の整数を表わし、
Ｙは単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、又は−
〇〇〇〇を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−〇−ＣＨ３
を表わし、Ｚ′は、 す。

ＸＩ及びＸ４は各々独立的に水素原子、フッ素原子又は
シアノ基を表わじ、Ｘ８は水素原子又はＸＩを表わし、
Ｘ２は水素原子又はＸ４を表わすＯＯ− ０ＣＯ− −ＣＨ，０− ＯＣｌｌｚ−１ 又は単 及びＸ４のうち少なくとも一方は水素原子を表わす。

上記のキラルドーパントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０
重量％の割合で添加してＳ０９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％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、ＳＣ“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。

Ｓ００液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎ　Ｃ／
　ａｓ　”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、Ｓ０８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、３００
　ｎｃ／Ｃ１ｌ”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、２〜２
５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Ｎ″°相、次いでＳＡ相を経てＳ００相
へ上相転移するが、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”　−３
Ａ点の１度高温側までにおけるＮ０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”−３
Ａ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。

−散大（Ｂ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｑ１１１．Ｑ１１１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ＳＣ９液晶組成物のＮ０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ＳＣ９
液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰ’をＰ７ｉ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　ｏ　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　、　
／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。

Ｎ４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、Ｎ９相で液晶分
子を充努に配向しにくぐ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、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
、Ｎ＊相に限らず、ＳＡ相及びＳ００相についても同様
に応用することができる０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、Ｎ＊相及びＳ
Ｃ６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Ｓ０４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、Ｐ８と省略する。）を誘起することが
必要である。

前述の如く、ＳＣ０液晶組成物としては、そのＰ、の値
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ＳＣ”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（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／ｃ＋ａ”以上のＰ３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Ｐ、を誘起できるものが特に好ましい。

イ 〔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 高温液晶として、前記式（Ｉ［［−６）の化合物７％、
前記式（ＩＩ［−３４）の化合物７％、及び／ から成るＳＣ母体液晶を調製した。

次に、 物２６％、減粘液晶として前記−散大（ＩＩ−ａ−１）
の化合物から、 ２０％ 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４０％ キラルドーパントは５１℃以下でｓｃ”相、７０．５℃
以下でＳＡ相、７１．５℃以下でＮ０相を示し、その融
点は３１℃であった。

上記母体液晶６２％と、キラルドーパント３８％から成
るＳ００液晶組成物を調製した。

このＳ０４液晶組成物は４４゛Ｃ以下でＳＣ′″相を示
し、６９℃以下でＳＡ相を、７０．５　’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　Ｖ　Ｐ−Ｐ／　ＩＩ　ｍ、５
０１ｂ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５５μ秒の高速応答性が確認され
た。

このときのチルト角は２０°、自発分極ハ８．５ｎＣ／
ｃｍ”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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）（ａ）３環又は４環構造から成る光学的に不
   活性な化合物或いはそれらから成る組成物であって、そ
   の組成物を構成する各化合物は、スメクチックＣ相を示
   す２環構造の化合物から成るスメクチックＣ相を示す液
   晶組成物に１０％混合した際に、そのスメクチックＣ相
   の上限温度を３℃以上上昇し得るところの高温液晶及び
   、（ｂ）２環構造で光学的に不活性な化合物或いはそれ
   らかる成る組成物であって、その組成物を構成する各化
   合物及びそのアルキル鎖の炭素原子数或いは構造のみが
   異なった化合物はスメクチックＣ相を示すことはなく、
   両側鎖の少なくとも一方はアルキル基であり、分子内に
   含まれるエステル鎖は１個以下である低粘性の減粘液晶
   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、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
   ル基をを表わし、▲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
   アルコキシル基であり、▲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▼である請求項１記載
   の強誘電性液晶組成物。 ３、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▼
   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。 ４、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
   斉炭素原子を含有し、かつ、Ｑ＾１＾＊及びＱ＾２＾＊
   のうち少なくとも１方の光学活性基は、不斉炭素原子が
   酸素、イオウ、窒素、フッ素、塩素のヘテロ原子又は▲
   数式、化学式、表等があります▼、−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▼
   あるいはこ 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−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＿２Ｏ
   −、−ＯＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、−Ｃ≡Ｃ
   −、−ＣＯＳ−、−ＳＣＯ−又は単結合を表わし、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、
   又は３記載の強誘電性液晶組成物。