JPH03152188A - 強誘電性液晶組成物 - Google Patents

強誘電性液晶組成物

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JPH03152188A
JPH03152188A JP1289196A JP28919689A JPH03152188A JP H03152188 A JPH03152188 A JP H03152188A JP 1289196 A JP1289196 A JP 1289196A JP 28919689 A JP28919689 A JP 28919689A JP H03152188 A JPH03152188 A JP H03152188A
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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、強誘電性液晶材料に関する。更に詳しくは、
非カイラルなスメクチック液晶化合物と光学活性化合物
とから成る高速応答性を有する強誘電性液晶組成物及び
それを用いた光スイッチング素子に関する。
〔従来の技術〕
液晶化合物は表示素子用材料として広く用いられている
が、そうした液晶表示素子の殆どはTN型表示方式のも
のでTo!り、液晶材料としてはネマチック液晶に属す
るものを用いている。
TN型表示方式は受光型のため、目が疲れない、消費電
力がきわめて少ないといった特徴を持つ反面、応答が遅
い、見る角度によっては表示が見えないといった欠点が
ある。この表示方式は、最近はフラットデイスプレィと
しての特徴を生かす方向に転換しつりアシ、特に高速応
答性と視角の広さが要求されている。
ヒリした要求に答えるべく液晶材料の改良が試みられて
きた。しかし、他の発光型デイスプレィ(例えば、エレ
クトロルミネッセンスデイスプレィ、プラズマデイスプ
レィ等)と比較すると、TN表示方式では応答時間と視
角の広さという点でかなシの差が認められる。
受光型、低消費電力といった液晶表示素子の特徴を生か
し、なおかつ発光型デイスプレィに匹敵する応答性を確
保するためにはTN型表示方式に代わる新しい液晶表示
方式の開発が不可欠である。
そうした試みの一つに強誘電性液晶の光スイッチング現
象を利用した表示方式がN、 A、クラークとS、T、
ラガウオールによシ提案された(アプライド フィジッ
クス レターズ(APpl 、Ph7s、 L@tt、
 )第36巻P、899(1980年)参照)。
強誘電性液晶は1975年にR,B、メイヤー等によっ
てその存在が初めて発表されたもので(ジュルナルド 
フイジーク(J、 Phys、 )第36巻P、 69
 (1975年)参照)、液晶構造上からカイラルスメ
クチックC相、カイラルスメクチック!相、カイラルス
メクチックF相、カイラルスメクチックG相、カイラル
スメクチック■相、カイラルスメクチックJ相及びカイ
ラルスメクチックに相(以下、それぞれ8c相、81 
相、Sν相、S−相、Sm相、SJ相及びSX相と略記
する)K属する。
強誘電性液晶の光スイッチング現象を表示素子として応
用する場合、TN型表示方式に比べて二つの優れた特徴
がある。第一〇特徴は、非常に高速で応答し、その応答
時間はTN表示方式の素子と比較すると10”〜106
倍はど速い。第二の特徴は、メモリー効果があることで
あシ、上記の高速応答性と相まって時分割駆動が容易で
ある。
カイラルスメクチック相のうち現在特に注目されている
のはSc相である。
強誘電性液晶をデイスプレィデバイスに応用する場合、
液晶材料に要求される条件として以下の物が挙げられる
■ 室温を含む広い温度範囲(少なくともθ℃〜50℃
)でSc相を示す。
■ 640X400ライン以上の表示素子には、応答時
間が100μ式以下であることが必要である。
強誘電性液晶の電界に対する応答時間(τ)はη 丁 =−一−−−−−−−−−− s  −E (但し、り:粘度、Pl:自発分極、E二電界強度)で
与えられる。このため高速応答性を実現する為には、大
きな自発分極値をもつことが必要である。
■ N、 A、クラークらによるとメモリー効果を実現
するためには、セルギャップ(d)をらせんピッチCP
)以下にし、らせんをほどく必要がある(Appl。
Phys、 L@tt、 36 (1980) 899
参照)。このため、セル作成上、作成容易なセルギャッ
プの厚いセルを利用するためには、強誘電性液晶のらせ
んピッチを長くする必要がある。
■ 強誘電性液晶の配向状態は、液晶材料の相系列によ
って異なシ、現在、TN液晶材料で使われている配向技
術(表面処理法)では、Sc相の高温側にスメクチック
人相及びコレステリック相(以下、各々S人相及びN相
と略記する)を有する液晶材料にて、最も良好な配向状
態が得られると考えられている。即ち、強誘電性液晶の
相系列が等方性液体(以下、IIIと略記する)→N 
→Sム→Sc であることが望ましい(例えば特開昭6
1−250086号公報参照)。
更に、このような相系列を有する液晶材料の中でもN相
のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考え
られている(例えば、特開昭61−255323号公報
参照)。
以上述べた条件以外にも液晶分子の傾き角(θ)等に対
する様々な要求がある。
従来の強誘電性液晶材料は温度範囲だけをとシあげてみ
ても実用的な材料は数少なく、上記の条件をすべて満足
し、実用に耐え得る材料は皆無に等しいのが現状である
例えば、特開昭61−291679号公報及びPCT国
際公開WO86106401号パンフレットにはスメク
チックC相(以下、  Sc相と略記する)を有する非
カイラルなフェニルピリミジン系化合物を光学活性化合
物と混合した強誘電性液晶が示されてお)、室温を含む
広い温度範囲にてSC相を示し、かつ、相系列がI*o
−4N→Sム→Sc  であることが記載されている。
しかしながら、これらの公報に記載の強誘電性液晶組成
物は、Sc相の温度範囲、相系列は、上記の要求を満足
しているが、応答時間は300.asec〜500μ式
であシ(例えば、特開昭61−29167号公報の実施
例1、実施例2に記載の強誘電性液晶組成物、或いはP
CT国際公開WO86106401号パンフレットの例
45、例46に記載の強誘電性液晶組成物参照)、実用
的ではない。
以上のことから明らかなように、上記の条件をすべて満
足し、即デイスプレィデバイスに応用できる強誘電性液
晶材料は皆無に等しいのが現状である。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述したことから明らかなように、本発明の第一の目的
は、室温を含む広い温度範囲にてSc相を示し、容易に
良好な配向が得られ、かつ応答時間が100μ式以下の
高速応答性を有する強誘電性液晶組成物を提供すること
にToシ、第二の目的は、上記の液晶組成物を用いた応
答性の速い光スイッチング素子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記問題点を解決するために、鋭意研究
を行なった結果、以下に示す如く、非カイラルなフェニ
ルピリミジン系化合物と自発分極値が大きく、その極性
が同一であシ、かつ、らせんのねじれの向きが逆である
ような光学活性化合物を組み合わせることによシ、室温
を含む広い温度範囲にて8c相を示し、容易に良好な配
向が得られ、かつ応答時間が100μ式以下の高速応答
性を有する強誘電性液晶組成物が得られることを見出し
、本発明を完成した。
すなわち、本発明の第一は、後記の第(1)項であり、
その実施態様は後記の第(2)項ないし第(8)項に記
載される。
(1)  後記するA%B及びCの三成分を有し、少く
とも三つの成分からなり、A、B及びCの各成分の含量
がこの三成分の合計量に対して、それぞれ50〜91重
量%、4〜30重量係及び5〜20重量係である強誘電
性液晶組成物。
但し、ム成分は、一般式 1〜18の同−又は相異なる直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基、アルコキシ基又はアルカノイルオキシ基を示し、
Xは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を示し、!、
m及びnはそれぞれ独立に0又は1の整数を示し、1%
m及びnの和は1又は2である)で表わされ、かつスメ
クチックC相を有する化合物から選ばれた少くとも一つ
の化合物であシ、 B成分は、−数式 18の直鎖もしくは分岐のアルキル基又はアルコキシ基
を、R4は炭素数2〜18の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基又は炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキ
シ基を、Yは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を、
kは0又は1の整数をそれぞれ示し、*は不斉炭素原子
を示す)で表わされ、かつ、スメクチックC液晶に溶解
して誘起するカイラルスメクチックC相における自発分
極の向きが互いに同一である光学活性化合物から選ばれ
た少くとも一つの化合物であシ、 C成分は、−数式 1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基又はアルコキ
シ基を、R@は炭素数2〜18の直鎖もしくは分岐のア
ルキル基又は炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアル
コキシ基をそれぞれ示し、2はは水素原子、ハロゲン原
子又はシアノ基を示し、本は不斉炭素原子を示す)で表
わされ、かつ、スメクチックC液晶に溶解して誘起する
カイラルスメクチックC相における自発分極の向きがB
成分の化合物のそれと同一である光学活性化合物から選
ばれた少くとも一つの化合物である。
(2)前記の第(1)項において、A成分が一般式同一
又は相異なる直鎖もしくは分岐のアルキル基又はアルコ
キシ基を示す)で表わされ、かつ、スメクチックC相を
有する化合物から選ばれた少くとも一つの化合物である
、強誘電性液晶組成物。
(3)前記の第(1)項において、B成分が後記の三つ
の一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメクチックC
液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチックC相にお
ける自発分極の向きが互いに同一である光学活性化合物
から選ばれた少くとも一つの化合物である、強誘電性液
晶組成物。
(式中、R7及びR8は炭素数1〜18の同−又は相異
なる直鎖もしくは分岐のアルキル基、アルコキシ基又は
アルカノイルオキシ基を示す)又は−数式 %式%) (式中、R@及びHleはそれぞれ炭素数1〜18の(
これらの弐において、Bll 、Rlm及びR1″はそ
れぞれ独立に、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のア
ルキル基又はアルコキシ基を示し Bll 、 R14
及びR1′はそれぞれ独立に炭素数2〜18の直鎖もし
くは分岐のアルキル基又は炭素数1〜18の直鎖もしく
は分岐のアルコキシ基を示し、*は不斉炭素原子を示す
) (4)前記の第(1)項において、C成分が後記の四つ
の一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメクチックC
液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチックC相にお
ける自発分極の向きがB成分の化合物のそれと同一であ
る光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物で
ある、強誘電性液晶組成物。
(これらの式において、R1? 、Bll 、Bll及
びR18はそれぞれ独立に炭素数1〜18の直鎖もしく
は分岐のアルキル基又はアルコキシ基を示し 111%
R1@、11!及びR″4はそれぞれ独立に炭素数2〜
18の直鎖もしくは分岐のアルキル基又は炭素数1〜1
8の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基を示し、*は不斉
炭素原子を示す) (5)  前記の第(1)項において、A成分が一般式
(式中、R1は炭素数5〜14の直鎖のアルキル基、ア
ルコキシ基又はアルカノイルオキシ基を、R@は炭素数
6〜16の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基をそれぞ
れ示す)又は一般式 (式中、R1及びRlmはそれぞれ独立に炭素数5〜1
0の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示す)で表わ
され、かつ、スメクチックC相を有する化合物から選ば
れた少くとも一つの化合物である、強誘電性液晶組成物
(6)前記の第(1)項において、A成分が一般式くと
も一つの化合物である、強誘電性液晶組成物。
(7)前記の第(1)項において、B成分が後記の三つ
の一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメクチックC
液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチックC相にお
ける自発分極の向きが互いに同一である光学活性化合物
から選ばれた少くとも一つの化合物である、強誘電性液
晶組成物。
(式中、R7は炭素数6〜12の直鎖のアルコキシ基を
、R1は炭素数7〜15の直鎖のアルキル基をそれぞれ
示す)又は一般式 (式中、Roは炭素数5〜8の直鎖のアルキル基又はア
ルコキシ基を、R10は炭素数6〜8の直鎖のアルキル
基をそれぞれ示す)で表わされ、かつ、スメクチックC
相を有する化合物から選ばれた少(B−II“) (B−11/“) (B−V’) (これらの式において、Rlm及びBllはそれぞれ独
立に炭素数3〜10の直鎖のアルキル基又はアルコキシ
基を示し、Bllは炭素数3〜12の直鎖のアルキル基
又はアルコキシ基を示し、811,114及びR1@は
それぞれ独立に炭素数2〜1oの直鎖のアルキル基又は
アルコキシ基を示し、*は不斉炭素原子を示す) (8)前記の第(1)項において、C成分が後記の四つ
の一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメクチックC
液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチックC相にお
ける自発分極の向きがB成分化合物のそれと同一である
光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物であ
る、強誘電性液晶組成物。
(これらの弐において、R1?、HIS、111及びR
I8はそれぞれ独立に炭素数3〜12の直鎖のアルキル
基又はアルコキシ基を示し、R1、Bll、 Bll及
びRIはそれぞれ独立に炭素数2〜10の直鎖のアルキ
ル基を示し、本は不斉炭素原子を示す)本発明の第二は
、 (9)  前記の第(1)項ないし第(8)項のいずれ
か一項に記載される強誘電性液晶組成物を用いることを
特徴とする光スイッチング素子、 である。
前記の第1項に記載の一般式(4)で表わされる化合物
は既知の化合物であシ、スメクチックC液晶性に富んだ
非カイラルな化合物である。本発明の強誘電性液晶組成
物における、これらの非カイラル液晶の役割は第一に1
強訴電性を発現するスメクチックC相を広い温度範囲に
亘って確保することであシ、その役割上、これらの非カ
イラル液晶をベースSe液晶と呼んでいる。A成分の化
合物の役割の第二は組成物にIso  N  SムーS
Cという相転移系列を生ぜしめることにある。
A成分の化合物としては具体的には、−紋穴(A−1)
又は(A−11)で表わされる化合物を挙げることがで
きる。例えば、−紋穴(A−1)で表わされる化合物は
室温付近の比較的低い温度域にてSc相を示し、一方、
−紋穴(A−11)で表わされる化合物は比較的高い温
度域にてSc相を示す(例えば、(A−1)式にて、R
’=C,H,、O−R”=−C,HHの場合、相転移温
度: Cr 585c134SA 144 N 157
1so )。よって、−紋穴(A−夏)或いは(A−1
1)で表わされる化合物を組み合わせることによシ、低
温度域から高温度域までの広い温度域にわたjD 、 
 Sc相を有するベースSc混合物が得られる。よって
、Sc相を有する化合物が好ましく用いられるが、8c
相を示さない化合物であっても、Sc相の温度範囲を著
しく縮小しない範囲の量に限って用いることができる。
また、−紋穴(A−1’)或いは(A−11)で表わさ
れる化合物線、Sc相の高温側にS真相及びネマチック
相(以後N相と略記する)を有するため、本発明の強誘
電性液晶組成物においては、l5oN−Sム−8c  
という相系列を出現させる重要な役割も演じている。
−数式囚で表わされる化合物としては、(A−1)弐に
おいてR1が炭素数5〜14の直鎖のアルキル基、アル
コキシ基又はアルカノイルオキシ基であり、R・が炭素
数6〜16の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基である
化合物及び(A−II)式において、RI及びR1@が
それぞれ炭素数5〜10の同−又は相異なる直鎖のアル
キル基又はアルコキシ基である化合物が好ましい。特に
好ましい化合物として、(A−1)式において、R7が
炭素数6〜12の直鎖のアルコキシ基であシ glが炭
素7〜15の直鎖Oアルキル基である化合物及び(A−
u ’)式において Heが炭素数5〜8の直鎖のアル
キル基又はアルコキシ基であり、R1@が炭素数6〜8
の直鎖のアルキル基である化合物を挙げることができる
。本発明においては、これらのピリミジン系化合物を複
数個、よシ好ましくは少くとも4個用いることが好まし
い。Sc相を示し、特に好ましいピリミジン系化合物を
以下の第1表及び第2表に例示する。
A成分としては、これらの二環ピリミジン化合物と二環
ピリミジン化合物とを混合して用いることが好ましい。
A成分は1本発明の目的の強誘電性液晶組成物において
は、ベースSC化合物としての役割及び得られる組成物
にII◎−N*−sム−8c”型の相系列を出現させる
役割を演じているため、A成分の濃度範囲は50重重量
板上が望ましい。又、50重量係未満では、光学活性化
合物の量が相対的に多くなシ、液晶組成物の相系列に悪
影響(例えば♂相の消失)を与えるため、望ましくない
ベースSc液晶の例として二つの液晶混合物とその相転
移点を示す。
ベースSc混合物人 Cr 6℃ 5c64℃ SA 71’CN 93℃ 
Ia。
ベースSe混合物B Cr 4℃ 5c65℃ 5A79℃ N  90’C
Ig。
本発明の強誘電性液晶組成物においては、A成分として
第1表及び第2表に例示したスメクチックC液晶性ピリ
ミジン化合物を複数個用いることが好ましいが、これら
の化合物の#1かく既知の非カイラルな化合物をベース
SC化合物として前記のスメクチックCピリミジン化合
物に本発明の目的を損わない範囲で混合して用いること
もできる。
例えば、ビフェニリルベンゾエート系、ビフェニリルシ
クロヘキサン系、アゾ系、アゾキン系、フェニルピリジ
ン系、ビフェニル系等のスメクチックC性に富む化合物
が挙げられる。この中で一数式囚で表わされるピリミジ
ン誘導体化合物もしくは混合物と組合せることKよシ、
優れたベースSC混合物を得る化合物として、本発明の
目的の強誘電性液晶組成物では、フェニルピリジン系化
合物が好んで用いられる。この化合物は、得られる強誘
電性液晶組成物のSc相温度範囲の拡張(融点の低下)
を目的にして用いられることが多い。
前記第1項記載のB成分である一般式(B)で表わされ
る化合物は、自発分極が大きく、高速応答性に寄与して
いる。この化合物としては、具体的には一般式(B−I
EI)〜(B−V)で表わされる化合物等が挙げられる
。(B−11[)〜(B −V )で表わされる光学活
性化合物は、本出願人が先に特許出願したく特開昭63
−267763号公報、特開昭64−63571号公報
及び特開昭64−50号公報参照)化合物であり、大き
な自発分極値を有しておシ、応答性に非常に優れた化合
物である(例えば、(B−IE[)式にて、R11= 
C,Ht*O−R”=−OC,H,、の場合、相転移温
度:Cr678c*96 N*107116 s自発分
極値: 327 nC/cI!t(T−Tc=−10℃
)、傾き角:45”(T−Tc=−10℃)、応答時間
: 45 、asec (T−Tc=−10℃、1=5
V/μm)。また、(B−F/)式にて、R11;C@
H1l−%a”=−oc、n、の場合、相転移温度:C
r708c” 103 SA 10B N” 1101
10.自発分極値: 243 nC/cIII(T−T
c −−10℃)、傾き角:38°(T −Ta = 
−10℃)、応答時間:30μ5ec(T−Tc=−1
0℃、K=5V/、am))。よって、本発明の目的の
強誘電性液晶組成物においては、高速応答性を出現させ
る重要な役割を演じている。
−紋穴(B)で表わされる化合物としては、(B−m)
式において、allが炭素数3〜10の直鎖のアルキル
基又はアルコキシ基で6D、a”が炭素数2〜10の直
鎖のアルキル基又はアルコキシ基である化合物、(B−
mV)式において、R18が炭素数3〜10の直鎖のア
ルキル基又はアルコキシ基であシ、R14が炭素数2〜
10の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基である化合物
及び(B −V )式において 11%が炭素数3〜1
0の直鎖のアルキル基又紘アルコキシ基であJ)、10
が炭素数2〜10の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基
である光学活性化合物を挙げることができる。B成分と
して用いられる化合物を以下の第3表、第4表及び第5
表に例示する。
尚、−数式体)で表わされる化合物は、光学活性部位の
絶対配置が(S、S)或いは(S、R)型の場合、自発
分極の極性は一型であシ、Be相におけるらせんのねじ
れの向きは左である。これらは不斉中心における絶対配
置が(S、S)型ま九は(S。
R)型であるが、これらの対掌体である絶対配置が(R
,R)II或いは(R,8)型の場合は、自発分極の極
性及びらせんのねじれ方向はそれぞれ串型及び右である
B成分は、本発明の目的の強誘電性液晶組成物において
は、高速応答性を出現させる重要な役割を演じているが
、あまシ多量に使用すると液晶組成物の相系列に悪影響
を与え九シ、又、自発分極値が非常に大きくなり、スイ
ッチングする際に異常現象を生じる可能性もあるため(
例えば、吉田明雄他:第13回液晶討論会p、 142
〜143(1987)参照)、B成分の濃度は30重重
量風下が望ましい。
前記の一般式(人−1)又は(A−11)で表わされる
ベースSC化合物がその低粘性ゆえに強誘電性液晶の成
分として重要な役割を果していることは、本発明者等に
よシ、時開5861−291679号公報に記載されて
いる。
また、−紋穴(B−1)、(B−F/)又は(B−V)
で表わされる光学活性化合物が極めて大きな自発分極を
有していること、ならびにこの光学活性化合物をλ成分
であるベースSC液晶と混合することにより、非常に速
い電気光学応答を示す強誘電性液晶が得られることも本
発明者等によシ特願昭63−298156号又は特願平
1−86715号に記載されている。
しかしながら、本発明の最大の特徴は、以下に述べるC
成分である一般式(C−■)〜(C−K)で表わされる
光学活性化合物の優れた特徴を見出したことであり、か
つこのC成分を前記し九A及びB成分と組み合わせたこ
とKある。
即ち、C成分であシ、−紋穴(C−Vt>〜(c−IK
)で表わされる光学活性化合物iB酸成分ある一般式(
I$−1)〜(B−V)で表わされる光学活性化合物と
自発分極の極性が同一であシ、かつ、らせんのねじれの
向きが逆であるため、本発明の目的の強誘電性液晶組成
物においては、B成分である光学活性化合物に対してら
せんピッチ調節剤として働き、液晶組成物のらせんピッ
チを長くする役目を演じている。又、C成分の化合物は
応答性にも優れた化合物であシ、B成分である一般式(
B)で表わされる光学活性化合物と組み合わせることに
よシ、らせんピッチが長く、かつ高速応答性を有する強
誘電性液晶組成物を得ることができる。
この化合物としては具体的には、−紋穴(C−W)〜(
C−K)で表わされる化合物等(EP 0306195
、特開昭62−106061等参照)が挙げられる。
C成分としては、(C−■)式において、R11が炭素
数3〜12の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基であり
 allが炭素数2〜10の直鎖のアルキル基である光
学活性化合物、(C−■)式において、R11が炭素数
3〜12の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基であシ、
R10が炭素数2〜10の直鎖のアルキル基である光学
活性化合物、(C−■)式において、RlNが炭素数3
〜12の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基であシ、1
11が炭素数2〜lOの直鎖のアルキル基である光学活
性化合物、(C−K)弐において、RI″が炭素数3〜
12の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基であり、R“
が炭素数2〜10の直鎖のアルキル基である光学活性化
合物を好ましい物として挙げることができる。−紋穴(
C)で表わされる化合物としては、以下に示される化合
物が代表的な化合物として挙げられる。
CH。
尚、−数式(C)で表わされる化合物は、光学活性部位
OI8対配置がRfiの場合、自発分極の極性は一型で
あシ、らせんのねじれの向きは右である。
この化合物の対掌体である絶対配置がS型の場合には、
各々中型及び左である。故にB成分であシ、−数式韓)
で表わされる化合物の絶対配置が(S、S)或いは(S
、R)mlの場合には、C成分であシ、数式(C)で表
わされる化合物の絶対配置がS型の物を組み合わせるこ
とによシ、らせんピッチの長い強誘電性液晶組成物が得
られる。
又、B成分でアシ、−数式(B)で表わされる化合物の
絶対配置が(R,R)型或いは(R,5)11の光学活
性化合物を用いる場合は、C成分でアシ、−数式(C)
で表わされ、絶対配置がS型の化合物を用いて、得られ
る混合物のらせんピッチの調節をはかればよい。
C成分は、本発明の強誘電性液晶組成物においては、主
にB成分に対するらせんピッチ調節剤として働き、液晶
組成物の応答性を損うことなしにらせんピッチを長くす
る役目を演じているが、あまシ多量に使用すると、8C
相の上限温度が低下した夛、或いはC成分はN 性に乏
しいため、110−N −Sム−8c at相系列に悪
影響を及ぼすため、C成分の濃度は20重重量板下が望
ましい。
ここでC成分の優れた特徴の一つである電気光学応答の
高速性について、特願昭63−298156号及び特願
平1−86715号にてらせんピッチ調節剤としてA成
分及びB成分と混合して用いられた光学活性化合物(b
)及び(6)と本発明のC成分である光学活性化合物(
a)とを比較して示す。
光学活性化合物(a)、(b)及び(C)は以下の通υ
であシ、これらを前記のベースSc混合物B80重量部
にそれぞれ20重量部添加して得られた強誘電性液晶の
緒特性を第6表に示す。
表6から明らかなように、これら3種の光学活性化合物
のらせんピッチは殆んど同じである。即ち、これら3種
の光学活性化合物(a)、(b)及び(、)はらせんピ
ッチ調節剤として同等の作用を有していると言える。し
かしながら、応答時間を比較すると驚くべき事実がわか
る。即ち、本発明のC成分である一般式(C−■)で表
わされる光学活性化合物は、以前に使用されていた光学
活性化合物に比べて、応答性において非常に優れている
ということである。今まで人成分である非カイラルな化
合物とB成分である光学活性化合物から成る強誘電電性
液晶組成物に使用されていたらせんピッチ調節剤として
の光学活性化合物(例えば、(b)或いは(C))は、
応答性に問題があり、液晶組成物の応答性に悪影響管及
ぼしてい友。しかしながら、本発明のC成分である光学
活性化合物は応答性にも非常に優れているため、液晶組
成物の応答性にも悪影響を与えない。即ち、本発明のA
、B及びC成分化合物を組み合わせることによシ、非常
に応答性の優れた強誘電性液晶組成物を得ることができ
る。
以上のようなA、B、C各成分の特性を生かして本発明
の目的とする優れた特性の強誘電性液晶組成物を得るた
めの各成分の割合は、種々検討の結果、A成分が50〜
91重量%、B成分が4〜30重量係重量酸分が5〜2
0重量係の範囲が好適である。
各成分共に下限未満の配合量であると、前記の各成分の
もたらす作用効果が十分でない。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明における各種の測定はつぎの方法で行なった。
自発分極値(ps)はソーヤ・タウアー法にて測定し、
傾き角(0)はホモジニアス配向させたセルに、臨界電
場以上の十分高い電場を印加し、螺旋構造を消滅させ、
更に極性を反転させ、直交ニコル下における消光位の移
動角(20に対応)よシ求めた。
応答時間は、配向処理を施した、電極間隔が2μ簿のセ
ルに各組成物を注入し、ピークツーピーク電圧VPPが
20V、IKHzの矩形波を印加した時の透過光強度の
変化から測定した。
Sc*ピッチは、セル厚約200μ馬のホモジニアス配
向を施したセルを使用し、偏光顕微鏡下で、螺旋ピッチ
に対応する縞模様(デ、カイラリゼイションライン)の
間隔を直接測定することによυ求めた。
N*ピッチは、くさび型セルを使用し、偏光顕微鏡下に
て、線欠陥(ディスクリネイションライン)の間隔(,
1”)を測定し、くさび聾セルの傾斜角をθとした時の
理論式P(ピッチ)”2Jtan#を用いて間接的に求
めた。
実施例1 一般式(A−1)、(A−II)、(n−u[)及び(
C−■)で表わされる化合物を用いて、下記の組成の強
誘電性液晶物を調製した。
10重量% 前記、強誘電性液晶組成物は、次の相転移温度を示した
−4℃   63℃   80℃ 、*87℃* Cr−一→Sc−−−→Sムーーー→N−一→lIO2
5℃における自発分極値は29 nC/cJ、傾き角は
21°、応答時間は52μ式であった。又、?相のピッ
チは81℃にて13μym、f3(2相のピッチは25
℃にて6μ属であった。
尚、との液晶組成物を、配向処理剤としてポリイミドを
塗布し、表面をラビングして平行配向処理を施したセル
ギャップ2μ風の透明電極を備え九セルに注入し、N 
相からSc 相へ徐冷しく降温速度1℃/分)、一対の
偏光子を直交ニコル状態で設けてから顕微鏡観察したと
ころ、何ら欠陥のない均一な配向が得られていた。この
時のコントラスト比は1:20であった。
以上のことから明らかなように、本発明の一般式(A−
1)、(A−U )、(n−111)及び(C−■)で
表わされるA%B、Cの3つの成分の化合物を組み合わ
せることによシ、室温を含む広い温度範囲にてSc”相
を示し、Igo−N”−8A−8C*型相系列を有し、
らせんピッチが長く、しかも高速応答性を有する、強誘
電性液晶組成物が得られることが判明した。又、この液
晶組成物を使用することにより、容易に曳好な配向が得
られ、コントラストも非常に良好な液晶素子が得られる
ことも判明した。
比較例1 実施例1で使用したC成分であシ、−紋穴(C−■)で
表わされる化合物に代えて、下記の光学活性化合物 を使用し、強誘電性液晶組成物を調製し、相転移温度、
自発分極値、傾き角、らせんピッチ、応答時間を測定し
た結果を示す。
4℃*66℃  77℃*89℃ 相転移温度: Cr−8c−一→Sム一→N−→I@。
傾 き 角:24゜ (25℃) らせんピッチ:   5μ属 (25℃) 応答時間=153μ式 %式% 実施例1と同様に第7表に記載した組成の強誘電性液晶
組成物を作成し、同様の測定方法によって評価した。第
8表に実施例2〜8の液晶組成物の特性を示す。
比較例2及び3 比較例2及び3として、本発明のA、B%C各成分の配
合割合をはずれた場合を第7表及び第8表に示す。
実施例9 実施例2で調製し九強誘電性液晶組成物を、配向処理剤
としてポリイミドを塗布し、表面をラビングして平行配
向処理を施した、セルギャップ2μ隅の透明電極を備え
たセルに注入し、液晶セルを作成した。この液晶セルを
直交ニコル状態に配置した2枚の偏光子の間にはさみ、
0.5MS、20Vの低周波数の矩形波を印加したとζ
ろ、非常にコントラストが良い(1:20)、明瞭なス
イッチング動作が観察され、応答時間が25℃で32μ
式と非常に応答の速い液晶表示素子が得られた。
実施例10 実施例8にて調製した強誘電性液晶組成物に、次式 スト型にした組成物を調製した。この組成物を実施例9
と同様な処理を施したセルギャップ8μmのセルに注入
し、1枚の偏光子を偏光面が分子軸に平行になるように
配置し、0.5J(z、40Vの低周波数の交流を印加
したところ、非常にコントラストの良い(1:10)、
明瞭なスイッチング動作が観察され、25℃における応
答時間が80μ式と極めて応答の速いカラー液晶表示素
子が得られた。
実施例11 一般式(A−I)、(A−II)、(11区字)、(B
 −V −i4 )及び(C−■)で表わされる化合物
を用いて、下記の組成の強誘電性液晶組成物を調製した
で表わされる、アントラキノン系色素D−16(BDH
社II)を3重量幅添加して、ゲスト・ホ4 重量幅 6 重量幅 12 重量幅 この強誘電液晶組成物は、次の相転移温度を示した。
一19℃  63℃   87℃ *92℃* Cr −→Sc−−−→Sムーーー→N−一−→lIO
25℃における自発分極値は32 nC/cd、傾き角
a 21’ 、応答時間は55へであった。又、N相の
ピッチは89℃にて27μsec、sc相のピッチは2
5℃にて8μ簿であった。
実施例12 10 重量幅 12 重量% 前記、強誘電性液晶組成物は、次の相転移温度を示した
一27℃ *75℃  89℃  99℃Cr−−→S
c−−→8A−−→N−−→lIO25℃における自発
分極値は43 nC/d、傾き角は26°、応答時間は
74μ式であった。又、N相ピッチは91℃にて23μ
ljl、13(相のピッチは25℃にて10p扉であっ
た。
〔発明の効果〕
本発明のごとく液晶化合物を組み合わせることによって
高速応答性を有し、なおかつ室温を含む広い温度範囲に
てSc相を示す強誘電性液晶組成物とすることができた
また本発明の液晶組成物を使用した光スイッチング素子
は、複屈折型表示方式でも、ゲスト・ホスト型表示方式
でも非常にコントラストのよい明瞭なスイッチング動作
をして、極めて応答の速い液晶表示素子である。
以上 手続補正書(自発) 1、事件の表示 平成1年特許願第289196号 2、発明の名称 強誘電性液晶組成物 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 大阪府大阪市北区中之島三丁目6番32号(〒530)
(207)チッソ株式会社 代表者野木貞雄 4、代理人

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)後記するA、B及びCの三成分を有し、少くとも
    三つの成分からなり、A、B及びCの各成分の含量がこ
    の三成分の合計量に対して、それぞれ50〜91重量%
    、4〜30重量%及び5〜20重量%である強誘電性液
    晶組成物。 但し、A成分は、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A) (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▼はそれぞれ独立に▲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▼を示し、R^1及びR^2はそれぞれ炭素数
    1〜18の同一又は相異なる直鎖もしくは分岐のアルキ
    ル基、アルコキシ基又はアルカノイルオキシ基を示し、
    Xは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を示し、l、
    m及びnはそれぞれ独立に0又は1の整数を示し、l、
    m及びnの和は1又は2である)で表わされ、かつスメ
    クチツクC相を有する化合物から選ばれた少くとも一つ
    の化合物であり、 B成分は、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (B) (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▼はそれぞれ独立に▲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▼又は▲数式、化学式、表等があります▼を
    、▲数式、化学式、表等があります▼は炭素数1〜18
    の直鎖もしくは分岐のアルキル基又はアルコキシ基を、
    R^4は炭素数2〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル
    基又は炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ
    基を、Yは水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を、k
    は0又は1の整数をそれぞれ示し、*は不斉炭素原子を
    示す)で表わされ、かつ、スメクチツクC液晶に溶解し
    て誘起するカイラルスメクチツクC相における自発分極
    の向きが互いに同一である光学活性化合物から選ばれた
    少くとも一つの化合物であり、 C成分は、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(C) (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▼はそれぞれ独立に▲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▼又は▲数式、化学式、表等があります▼を
    示し、R^1は炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のア
    ルキル基又はアルコキシ基を、R^6は炭素数2〜18
    の直鎖もしくは分岐のアルキル基又は炭素数1〜18の
    直鎖もしくは分岐のアルコキシ基をそれぞれ示し、Zは
    水素原子、ハロゲン原子又はシアノ基を示し、*は不斉
    炭素原子を示す)で表わされ、かつ、スメクチツクC液
    晶に溶解して誘起するカイラルスメクチツクC相におけ
    る自発分極の向きがB成分の化合物のそれと同一である
    光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物であ
    る。
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項において、A成分が一
    般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A− I ) (式中、R^7及びR^8は炭素数1〜18の同一又は
    相異なる直鎖もしくは分岐のアルキル基、アルコキシ基
    又はアルカノイルオキシ基を示す)又は一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A−II) (式中、R^9及びR^1^0はそれぞれ炭素数1〜1
    8の同一又は相異なる直鎖もしくは分岐のアルキル基又
    はアルコキシ基を示す)で表わされ、かつ、スメクチツ
    クC相を有する化合物から選ばれた少くとも一つの化合
    物である、強誘電性液晶組成物。
  3. (3)特許請求の範囲第(1)項において、B成分が後
    記の三つの一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメク
    チツクC液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチツク
    C相における自発分極の向きが互いに同一である光学活
    性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物である、強
    誘電性液晶組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−III) ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−IV) ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−V) (これらの式において、R^1^1、R^1^3及びB
    ^1^5はそれぞれ独立に、炭素数1〜18の直鎖もし
    くは分岐のアルキル基又はアルコキシ基を示し、R^1
    ^2、R^1^4及びR^1^6はそれぞれ独立に炭素
    数2〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基又は炭素数
    1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基を示し、*
    は不斉炭素原子を示す)
  4. (4)特許請求の範囲第(1)項において、C成分が後
    記の四つの一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメク
    チツクC液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチツク
    C相における自発分極の向きがB成分の化合物のそれと
    同一である光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの
    化合物である、強誘電性液晶組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VI) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VII) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VIII) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−IX) (これらの式において、R^1^7、R^1^8、R^
    2^1及びR^2^3はそれぞれ独立に炭素数1〜18
    の直鎖もしくは分岐のアルキル基又はアルコキシ基を示
    し、R^1^8、R^2^0、R^2^2及びR^2^
    4はそれぞれ独立に炭素数2〜18の直鎖もしくは分岐
    のアルキル基又は炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐の
    アルコキシ基を示し、*は不斉炭素原子を示す。
  5. (5)特許請求の範囲第(1)項において、A成分が一
    般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A− I ′) (式中、R^7は炭素数5〜14の直鎖のアルキル基、
    アルコキシ基又はアルカノイルオキシ基を、R^8は炭
    素数6〜16の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基をそ
    れぞれ示す)又は一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A−II′) (式中、R^9及びR^1^0はそれぞれ独立に炭素数
    5〜10の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示す)
    で表わされ、かつ、スメクチツクC相を有する化合物か
    ら選ばれた少くとも一つの化合物である、強誘電性液晶
    組成物。
  6. (6)特許請求の範囲第(1)項において、A成分が一
    般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A− I ″) (式中、R^7は炭素数6〜12の直鎖のアルコキシ基
    を、R^8は炭素数7〜15の直鎖のアルキル基をそれ
    ぞれ示す)又は一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A−II″) (式中、R^9は炭素数5〜8の直鎖のアルキル基又は
    アルコキシ基を、R^1^0は炭素数6〜8の直鎖のア
    ルキル基をそれぞれ示す)で表わされ、かつ、スメクチ
    ツクC相を有する化合物から選ばれた少くとも一つの化
    合物である、強誘電性液晶組成物。
  7. (7)特許請求の範囲第(1)項において、B成分が後
    記の三つの一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメク
    チツクC液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチツク
    C相における自発分極の向きが互いに同一である光学活
    性化合物から選ばれた少くとも一つの化合物である、強
    誘電性液晶組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−III″) ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−IV″) ▲数式、化学式、表等があります▼ (B−V″) (これらの式において、R^1^1及びR^1^8はそ
    れぞれ独立に炭素数3〜10の直鎖のアルキル基又はア
    ルコキシ基を示し、R^1^5は炭素数3〜12の直鎖
    のアルキル基又はアルコキシ基を示し、R^1^2、R
    ^1^4及びR^1^6はそれぞれ独立に炭素数2〜1
    0の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示し、*は不
    斉炭素原子を示す)
  8. (8)特許請求の範囲第(1)項において、C成分が後
    記の四つの一般式のいずれかで表わされ、かつ、スメク
    チツクC液晶に溶解して誘起するカイラルスメクチツク
    C相における自発分極の向きがB成分化合物のそれと同
    一である光学活性化合物から選ばれた少くとも一つの化
    合物である、強誘電性液晶組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VI′) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VII′) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−VIII′) ▲数式、化学式、表等があります▼(C−IX′) (これらの式において、R^1^7、R^1^8、R^
    2^1及びR^2^3はそれぞれ独立に炭素数3〜12
    の直鎖のアルキル基又はアルコキシ基を示し、R^1^
    9、R^2^0、R^2^2及びR^2^4はそれぞれ
    独立に炭素数2〜10の直鎖のアルキル基を示し、*は
    不斉炭素原子を示す)
  9. (9)特許請求の範囲第(1)項ないし第(8)項のい
    ずれか一つの項に記載の強誘電性液晶組成物を用いるこ
    とを特徴とする光スイッチング素子。
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