JPH032297A - 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］ ＳＣ“相を示す液晶化合物（以下、ＳＣ２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
ゝ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 さらに （ト） 特にキラルネマチック（以下、Ｎ１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（口）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、Ｓ０１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４つが、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、ＳＣ１相の
高温域にＮ＊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ＳＣ“相とＮ１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ンチを任意の長さに
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、９８）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ｓ０９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（、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、特に中温域液晶が次の一
般式（Ａ−１）、（Ａ−２）又は（Ａ−３）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ＳＣＩ相を示す強誘電性液晶組成物を提供する
。

一般式（Ａ−１） （式中、Ｒ１及びＲｂは各々独立的に炭素原子数１〜２
０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、Ｒ”及びＲｈの内、少なくとも一方はアル
コキシル基を表わす。Ｒ”及びＲｂの内、一方が炭素原
子数３〜１２の直鎖状アルキル基を表わし、他方が炭素
原子数３〜１２の直鎖状又は分岐状アルコキシル基を表
わす場合が好ましい。） 一般式（Ａ−２） （式中、ＲＣ及びＲｄは各々独立的に炭素原子数１〜２
０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、ＲＣ及びＲｄＯ内、少なくとも一方はアル
コキシル基を表わす。Ｒｃ及びＲ４の内、一方が炭素原
子数３〜１２の直鎖状アルキル基を表わし、他方が炭素
原子数３〜１２の直鎖状又は分岐状アルコキシル基を表
わす場合が好ましい。） 一般式（Ａ−３”） （式中、Ｒ”及びＲｆは各々独立的に炭素原子数１〜２
０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、Ｒ”及びＲｆＯ内、少なくとも一方はアル
コキシル基を表わす。Ｒ′″及びＲｆの内、一方が炭素
原子数３〜１２の直鎖状アルコキシル基を表わし、他方
が炭素原子数３〜１２の直鎖状又は分岐状アルコキシル
基を表わす、）本発明においては、より高速の応答性を
得るために、ＳＣ母体液晶は、以下に示すような構成を
有する。

即ち、（−１）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。

）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（以下、減粘液晶という。）とを含有するこ
とを特徴とする低粘性の液晶組成物である。

（−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℃以上における任意の１℃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。

特に本発明においては、中温域液晶が前記一般式（Ａ−
１）、（Ａ−２）又は（Ａ−３）で表わされる化合物を
少なくとも１種含有することを特徴とする。

中温域液晶としては、一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）及
び（Ａ−３）で表わされる化合物以外にも、以下の一般
式（Ｄ）又は（Ｅ）で表わされる化合物も用いることが
できる。

一般式（Ｄ） （式中、Ｒ’及びＲｈは、各々独立的に炭素原子数１〜
２０の直鎖状又は分岐状のアルキル、アルコキシル、ア
ルコキシカルボニル、アルカノイルオキシ、アルコキシ
カルボニルオキシ、アルケニル、アルケニルオキシ、ア
ルケニルオキシカルボニル、アルケニルカルボニルオキ
シ又はアルケニルオキシカルポニルオキシ基を表わすが
、少なくとも１方はアルキル基又はアルケニル基以外を
表わす。

を表わす。ただし、一般式（Ａ−１）及び（Ａ−２）で
表わされる化合物を除く。

一般式（Ｅ） Ｕは−ｃｏｏ−，−ｏｃｏ−、−ｃｏｓ−、−５ｃｏ−
又は−Ｃ＝Ｃ−を表わす。ただし一般式（Ａ−３）で表
わされる化合物を除（。） （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、再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、再側鎖の少なくとも一方は、アルキ
ル基であり、特に好ましくは再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，ば各々独立的に炭素原子数１〜１２のアルキル基を
表わす。

（ＩＩ−ａ） （ｎ−ｂ） （ＩＩ−ｂ−３１） （ＩＩ−ｂ−３２） （ＩＩ−ｂ−３３） （ｎ−ｂ−３４） （ＩＩ　−ｂ−３５） （ＩＩ　−ｂ−３６） Ｒ１−〈覆）ＣＩ２０→６＝５＝ＯＲ。

Ｒ，（仝Ｃ１，０依ト０Ｒ２ ＲべＥ）Ｃｎ２ｏ（（ぎ０ＣＯＲ２ Ｒ，（）Ｃ１，０（）ＯＣＱＲＺ Ｒ，０Ｃ１１□０契洞０ＣＯＲｚ Ｒ，（へＣＨ，０合Ｒ２ （■ （■ ｂ−３７） ｂ−３８） ＲｒＯ＆ＣＨｚＯ会Ｒ２ Ｒ１−（Ｅ）−ＣＨ，０会ＯＲ２ （ＩＩ−ｄ） （ＩＩ　−ｅ） （Ｉｆ　−ｄ−３０） Ｒｒ＋　ＯＲｚ （Ｉｔ　−ｄ−３２） Ｒ，Ｍ　ＯＲ。

（ｎ　−ｄ−３３） Ｒ８擾）４浬ＯＲ２ 以上の化合物のうち、減粘液晶としては、式（ＩＩ−ａ
）及び弐（ＩＩ−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（ｎ−
ｂ〜１）で表わされる化合物が特に好ましい。

中温域液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の１〜９０重量
％が好ましく、１０〜７５重量％が特に好ましい。減粘
液晶の配合割合は、少なすぎるとその効果が充分でなく
、多すぎるとＴｃが低くなりすぎるので、ＳＣ母体液晶
の１〜５０重量％が好ましく、５〜４０重量％が特に好
ましい。

中温域液晶中に、上記一般式（Ａ−１）、（Ａ−２）及
び（Ａ−３）で表わされる化合物は３０重置型以上、特
に５０重量％以上含まれることが好ましい。

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）■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及びＳＣ＊液晶
組成物とした場合の好ましい相系列により異なる。最も
繁用性のあるのは（イ）であり、キラルドーパントをＳ
Ｃ母体液晶に添加した場合に、Ｎ“相の温度範囲を広げ
、ＳＡ相等の温度範囲を狭くしやすい傾向が強い場合に
は（ロ）を、キラルドーパントをＳＣ母体液晶に添加し
た場合に、ＳＡ相の温度範囲を広げ、Ｎ′″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、Ｎ１相やＳＡ相の温度範囲が広げやすい
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Ｓ０１液晶組成物とした場合の相系列であ
って、−船釣には、Ｉ−ｈＮ”→ＳＡ−＋ＳＣ”の相系
列が配向性の点で有利である。一方、■→Ｎ９→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。

また、Ｉ−＋ＳＡ→ｓｃ１の相系列も初期の強誘電性液
晶（ｐ−デシルオキシベンジリデンアミノケイ酸（Ｓ）
−２−メチルブチル等）がこの相系列であったため、そ
の配向方法についてもよく検討されており、良好な配向
性を得ることも不可能ではない。

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。

（■−１３） Ｈ３ −ＣＨｚ−ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−１４） Ｃ８゜ １傘 −ＣＨ−ｃｏｘ−ＯＲｓ （ＩＶ−２１） ＣＨ２ −Ｓ　＋　ＣＨｔ　＋ｒ　ＣＨ（ＣＨｚＹ「ＣＨ３（Ｔ
Ｖ−３２） ＣＨ。

−０−ＣＨＲａ （ＩＶ−５３） ＣＩ（。

−ＣＨＯＲｓ ＬＩＶ　−ｊ）４ノ ーｔ；−ｕ−Ｌ；ｆｉｚ−Ｌ；ｈ−ｈｓ（ＩＶ−５５） ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−６２） Ｆ３ ０　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−５７） １傘 ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−６４） ＣＨ３ ０ＣＬ　　ＣＩ　　ＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−６５） Ｃ０゜ ＯＣ４１ＣＨｚ　　０Ｒｓ ＬＩＶ　−ｂ／ノ ーしりυしＨｚ　　　ＣＭ　　　　にＨＣｚＨｓ（ＩＶ
−７５） ＣＨ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒｓ （ＩＶ−７６） ｌｈ １申 Ｓ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７８） Ｊｓ ＯＣＨ２ＣＨ０Ｒ６ Ｌ　ＩＶ−／ソノ −Ｕ−Ｌ；−Ｕ−υＨＨａ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■−８１） ＣＮ −０−ＣＨ，−ＣＨ−１？Ｓ （■−８２） ＣＮ １申 ＣＨＲｓ （■−８３） Ｃ００ ＣＨ，ＣＮ ＣＨ２−ＣＨ−Ｒ５ （ＩＶ−８４） ＣＨ２ＣＮ １・ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ 上記各一般式において、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、Ｒｈ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／ｃ１１”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ＳＣ＊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。

ＣＨ。

ＣＨ。

（■ −［有］０ＣＨ２％　ＣＯＯ（） （Ｖ−１６） −［有］ｃｏ、ｏ（）ｏｃｏ　（） （Ｖ−１７） −ＣトＨ，ＣＨ２−■ （Ｖ−１８） 一０◇戸Ｈ，ＣＨ２−〇 （Ｖ−４２） 召ＨＯバφ （Ｖ−６１） 一０イ） （■ −（ロ）イ） （Ｖ−６４） 一〇■） （Ｖ−６５） ベニ今に例 （Ｖ−８５） 一○（）・・・−〇 （Ｖ−８６） −Ｃ「灸・・・・−の （Ｖ−８７） −０（トｃｏｏ−■− （Ｖ−８８） −ＣトＯＸ・・・−■＝ （Ｖ−８９） −ｏ−＝＝ｑ・・・−〇 （Ｖ−９０） −ＣトＣＸ・・・−〇 （Ｖ−１１４） 召＞ＯＣＨべ今（） （Ｖ−１３３） 分ＣＨ，０−０べ欧 （Ｖ 分ｏｃｎ、−０べ娶 （Ｖ−１３５） ※Ｘ・・・舎の （Ｖ−１３６） 分・・・舎の （Ｖ−１３７） ◇）・・・・瞑ト＠ （Ｖ−１３８） 分・・・・石トの （Ｖ−１８１） 召べ瞭ＣＨ，Ｏ（偕 （Ｖ−１８２） 侶■皓ＯＣＲ，傾ソ （Ｖ−１８３） ［相］（へ））Ｑｃｏｏ　−＜窮 （Ｖ−１８４） 召４ｏｃｏベト （Ｖ−１８５） 侶ぺ皓ＣＨ，０−＜：□ （Ｖ−１８６） 侶べ妨ＱＣ）１２畳ズ （Ｖ−２０５） 一〇■）・・・÷ （Ｖ−２０８） （べ）ｏｃｏ　（） （Ｖ−２０９） −Ｍ　Ｃ１，ＯＫ冷 （Ｖ−２１０） 一０イ）ＯＣＨ２（） （Ｖ−２２９） 夕べ今Ｃｕ２０（） （Ｖ−２３０） 夕べ今０ＣＲ２→） （Ｖ−２３１） 侶はかｃｏｏ　（） （Ｖ−２３２） 侶イキｏｃｏ　（） （Ｖ−２３３） Ｃぺ今ＣＨ２Ｏ（） （Ｖ−２３４） 召Ｈ怜０ＣＲ２４ （Ｖ 臣ト体 （Ｖ−４４７） 合ｃｏｏ℃丙望 （Ｖ ■ｏｃｏ−〇榛入 （Ｖ−４４９） 合ＣＨ２Ｏ−＠絵入 （Ｖ−４５０） 合ＯＣＨ，−Ｃ煽ス （Ｖ−４５１） ［相］４ン込 （Ｖ−４７９） 合ｃｏｏ林 （Ｖ−５０１） （旨）ｏ　ｏｃｏ松入 （Ｖ−５０２） 犯バ）ｏＣＨ２０赫 （Ｖ−５０３） やバ）ＯＯＣＩＩ□ぺ人 （Ｖ−５０４） 召べ幣ｃｏｏ赫 （Ｖ−５０５） （バ）ＯＣＯ赫 （Ｖ−５０６） 仝）−＠−Ｃ）１２０赫 （Ｖ−５０７） 如＋０ＣＨｚ赫 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） Ｑ’”−Ｚ　　Ｑ２− 〔式中、Ｑ’“及びＱ２“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Ｑ（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ミ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、 ＹＩ及びｙｚは各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ
ＣＨ２Ｏ０ＣＪ　　　　ＣＨｚＣＨｚ−−ｃ＝ｃ−−ｃ
ｏｓ−又は−５ＣＯ−を表わすが、単結合、−ＣＯＯ−
−０ＣＯ−−ＣＨ２０−又は−〇ＧＨｚ−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。

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
ら選ばれ名同−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／ｃｖａ”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／ｃｍｔ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
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ＳＣ′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ＣＢ）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。

上記一般式中、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、Ｒ１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、
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、２はＯ〜５の整数を表わし、
Ｙは単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、又は−
０Ｃ００を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−〇−ＣＨ３
を表わし、Ｚ′　は、 ＣＯＯ− 一〇〇〇 ＣＨｚＯ−１ＯＣＨｚ−９又は単 す。

ＸＩ及びＸ４は各々独立的に水素原子、フッ素原子又は
シアノ基を表わし、Ｘ２は水素原子又はＸＩを表わし、
Ｘ３は水素原子又はＸ４を表わす及び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ＳＣ１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重置型より多いと、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（らべるとはるか
に粘性が大きいため、Ｓ０８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。

Ｓ０９液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／ｃ
ｔａ”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重景％の置型が好ましく、３００ｎＣ
／ｃｖ”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。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１．０ｎＣ／ｃｍ”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０．５ｎＣ／　
ｃｍ　”以上のＰ、を誘起できるものが特に好ましい。

本発明のＳ０９液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時においてＮ９相、あるいはＳＡ相、あるいはＮ”相
とＳＡ相を経てｓｃ”相へと相転移するが、その際Ｎ′
″相からＳＡ相への相転移温度（以下Ｎ”−３Ａ点とい
う。）から、該Ｎ”ＳＡ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Ｓ０１
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Ｓ０１液晶組成物が特に好
ましい。

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。

Ｎ“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、ＳＣ″１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
ぼしやすい。

キラルードーパントは、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Ｎ９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（、（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
ＳＣ″″液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ“相及び
ＳＣ”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
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Ｎ“相を示す温度範囲は容易に調
整することができる。

一般式（Ｂ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒ１”＋Ｒ２”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、
−ｉ的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ＳＣ“
液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるｐｉをＰ、ｉ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正 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　、　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　、　ｒに換えてＴｏを用いて再度測定すればよ
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 光学活性化合物として式 及び式 から成るキラルドーパントを調製した。このキラルドー
パントは、約５０〜７０℃の温度範囲においてＮ１相に
誘起する螺旋ピッチは充分長く、また、その誘起する自
発分極も大きい組成物であった。（以下キラルドーパン
ト（Ａ）と省略する。）次に、中温域液晶として、前記
一般式（Ａ−１）で表わされる化合物 減粘液晶として、前記一般式（ＩＩ−ａ−１）で表わさ
れる化合物から、 の化合物　４．８％ の化合物　４．８％ の化合物　２．４％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶８４％と、上記キラルドーパン）（Ａ
）１６％から成るＳＣ＊液晶組成物を調製した。このＳ
Ｃ′″液晶組成物は、４９．５℃以下テ５０１１相を、
５７．５℃以下でＳＡ相を、５９℃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。また、その融点は約６℃であった。

このＳＣ１液晶組成物を■相まで加温し、これを配向処
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（間隔的２μｍ）間に充填した。

これを室温まで徐冷し、均一に配向した５０１１相のモ
ノドメインセルを得た。

このセルに電界強度１０　Ｖ　ｐ−ｐ／　ｕ　ｍ、５０
）ｔｚ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４５μ秒の高速応答性を示した
。

このときの自発分極は１１．２　ｎＣ／　ｃｍ”　、チ
ルト角は２２．４°であり、コントラストも良好であっ
た。

実施例２ 光学活性化合物として式 で表わされる化合物から、 ３２．７％ ３２．７％ 及び式 及び減粘液晶として、前記一般式（ｎ−ａ−６）で表わ
される化合物から 化合物 ２．７％ から成るキラルドーパントを調製した。（以下、キラル
ドーパント（Ｂ）と省略する。）次に、中温域液晶とし
て、前記一般式（Ａ−２）化合物 化合物 ２．７％ １．３％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。

次に、このＳＣ母体液晶７５％及び、上記キラルドーパ
ント（Ｂ）２５％から成るＳ００液晶組成物を調製した
。実施例１と同様にして表示用セルを作成し、その電気
光学応答速度を測定した。

結果は第１表にまとめて示した。（以下、同様。）実施
例３ の化合物３２％から成るキラルドーパントを調製した。

、（以下、キラルドーパント（Ｃ）と省略する。

次に、中温域液晶として、前記一般式（Ａ−１）で表わ
される化合物から ３４．５％ 前記一般式（Ａ−３） ３４．５％ で表わされる化合物から の化合物１４．７％ の化合物１４．７％ 及び減粘液晶として前記一般式（ＩＦ−ａ−６）で表わ
される化合物から、 １．６％ から成るＳＣ母体液晶を調製した このＳＣ母体液晶６５％と、上記キラルドーパント（Ｃ
）３５％から成るＳ０９液晶組成物を調製した。

実施例４ 中温域液晶として、前記一般式（Ａ−１）で表わされる
化合物から、 減粘液晶として、前記一般式（■ わされる化合物から、 ６）で表 ３．０％ １１．８％ ３、０％ 及び前記一般式 ％式％ （Ａ−２）で表わされる化合物から １．６％ 及び前述のキラルドーパント（Ｂ）２５．０％から成る
Ｓ０１液晶組成物を調製した。

実施例１と同様にして、表示用セルを作成し、その電気
光学応答速度を測定した。

実施例５ 中温域液晶として、前記一般式（Ａ−２）で表わされる
化合物から、 １４．２％ １４．２％ 及び減粘液晶として、前記一般式（ＩＩ−ａ−６）で表
わされる化合物から、 ３．０％ ３、０％ 及び前記一般式（Ａ−３）で表わされる化合物から、 の化合物 ６．８％ の化合物 ６．８％ の化合物 ６．７％ １．５％ 及び前述のキラルドーパント（Ｂ）２５．０％から成る
ｓｃ”液晶組成物を調製した。

実施例１と同様にして、表示用セルを作成し、その電気
光学応答速度を測定した。

実施例６ 中温域液晶として、前記一般式（Ａ−１）で表わされる
化合物から、 ７．１％ の化合物 ６．７％ ７．１％ の化合物 ６．７％ ６．１％ の化合物 ６．７％ 前記一般式（Ａ−２） で表わされる化合物から、 及び減粘液晶として、 前記一般式（■ で表わされる化合物から、 ７．１％ ３．０％ ７．１％ ３．０％ ６．０％ 前記一般式 で表わされる化合物から １．５％ 及び前述のキラルドーパント （Ｂ） ２５．０％から 成るｓｃ” 液晶組成物を調製した。

の化合物 ６．８％ の化合物 ６．８％ （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、（１）（ａ）２環構造で光学的に不活性であって、
   スメクチックＣ相を示す化合物、又はその側鎖のアルキ
   ル基における炭素原子数又は形状のみが異なった同族体
   から成る組成物であって、その同族体中の少なくとも１
   種の化合物は、１０℃以上における任意の１℃以上の温
   度幅の範囲でモノトロピックであってもよいスメクチッ
   クＣ相を示すところの中温域液晶及び （ｂ）２環構造で光学的に不活性な化合物 或いはそれらから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側鎖のアルキル鎖の炭素原子数
   又は形状のみが異なった化合物は、単独ではスメクチッ
   クＣ相を示すことはなく、再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、中温域液晶が下記一般式（Ａ−１）、（
   Ａ−２）又は（Ａ−３）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。 一般式（Ａ−１） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ａ−２） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ａ−３） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾ａ、Ｒ＾ｂ、Ｒ＾ｃ、Ｒ＾ｄ、Ｒ＾ｅ及び
   Ｒ＾ｆは各々独立的に炭素原子数１〜２０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、Ｒ
   ＾ａ及びＲ＾ｂ、Ｒ＾ｃ及びＲ＾ｄ、Ｒ＾ｅ及びＲ＾ｆ
   の内の少なくとも一方はアルコキシル基を表わす。）２
   、中温域液晶が、請求項１記載の一般式（Ａ−１）で表
   わされる化合物及び一般式（Ａ−２）で表わされる化合
   物を含有することを特徴とする請求項１記載の強誘電性
   液晶組成物。 ３、中温域液晶が、請求項１記載の一般式（Ａ−１）で
   表わされる化合物及び一般式（Ａ−３）で表わされる化
   合物を含有することを特徴とする請求項１記載の強誘電
   性液晶組成物。 ４、中温域液晶が、請求項１記載の一般式（Ａ−２）で
   表わされる化合物及び一般式（Ａ−３）で表わされる化
   合物を含有することを特徴とする請求項１記載の強誘電
   性液晶組成物。 ５、中温域液晶が、請求項１記載の一般式（Ａ−１）で
   表わされる化合物、一般式（Ａ−２）で表わされる化合
   物及び一般式（Ａ−３）で表わされる化合物を含有する
   ことを特徴とする請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ６、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、４又は５記載の強誘電性液晶組成物。