JPH03259991A - 強誘電性液晶組成物および強誘電性液晶素子 - 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〕 本発明は強誘電性液晶組成物および該組成物を用いた強
誘電性液晶素子に関する。

さらに詳しくは液晶分子の初期配向状態の優れた強誘電
性液晶組成物に関し、さらに該液晶組成物を用いた表示
ならびに駆動特性の優れた強誘電性液晶素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶素子としては、例えば、ネマチック（ｎｅｓ
ａｔｉｃ　）液晶を利用したツィステッド・ネマチック
（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔＩｃ　）液晶素子が知ら
れている〔アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐ
ｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　ｖｏｌ、　１
８、ｐ１２７　（Ｉ９７１））。

この液晶素子は、応答速度が遅く、また画素密度を高く
したマトリックス電極構造を用いた時分割駆動の時、ク
ロストークが発生するという問題があり、画素数が制限
されていた。

このような従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て強誘電性液晶を用いた強誘電性液晶素子が提案されて
いる［アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ
、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　ｖｏｌ、　３Ｂ、
ｐ　８９９　（Ｉ９８０）］。

これは双安定性を有する強誘電性液晶を利用するもので
あり、一般に、カイラルスメクチ・ツクＣ相（Ｓ　　Ｃ
＊）又はＨ相（Ｓ　　Ｈ＊）を有する強−璽 誘電性液晶が用いられる。

この液晶は電界に対して第１の光学的安定状態と第２の
光学的安定状態からなる双安定状態を有し、前述のツィ
ステッドネマチック型の液晶で用いられた光学素子とは
異なり、例えば一方の電界ベクトルに対して第１の光学
的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対し
ては第２の光学的安定状態に液晶が配向される。さらに
この型の液晶は、加えられる電界に応答し、極めて高速
に上記２つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印
加のないときはその状態を維持する性質を有する。この
ような性質を利用することにより従来にない液晶素子が
得られる。

しかしながら、この双安定性を有する強誘電性液晶が所
定の駆動特性を発揮するには、一対の基板間に配置され
る液晶が、電界印加状態とは無関係に、上記２つの安定
状態の間での変換が効果的に起るような分子配列ならび
に分子層配列状態にすることが必要である。

例えばＳ　Ｃ＊相の液晶分子層が基板面に対し■ 垂直であり、液晶分子軸が基板面に対しほぼ平行に配列
した領域（モノドメイン）を形成することが必要となる
。しかしながら従来の強誘電性液晶を利用した強誘電性
液晶素子においては液晶の配向状態が必ずしも満足に形
成されなかったために充分な特性が得られなかったのが
実情である。

すなわち、配向欠陥（たとえばジグザク欠陥）が生じた
りまた、液晶層が曲がったり（シェブロン構造）する〔
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジ
ックス（Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　）　ｖｏｌ、２７、ｐ　１（ｔ９８８）　
；フィジカル・レビュー・レターズ（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅ
ｖ、　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　ｖｏｌ、５９、ｐ２６５８　
（Ｉ９８７）　）。

このために、コントラストや双安定性等が悪く実用上非
常に問題となっている。

強誘電性液晶としては実用上単一の強誘電性液晶を用い
ることはほとんどなく、緒特性（たとえば、応答速度、
コントラスト、温度領域）を向上させるために複数の化
合物より成る組成物として用いられることが多い。

工業的見地から見れば、複数の高価な光学活性化合物の
みから強誘電性液晶組成物を構成する方法よりも、非光
学活性化合物と光学活性化合物とより強誘電性液晶組成
物を構成した方が、より経済的に有利である。

これまでにも、非光学活性化合物と、光学活性化合物と
より構成された強誘電性液晶組成物が報告されている（
たとえば、特開昭６３−３０１２９０号公報、特開昭６
３−２５４１８３号公報を挙げることができる）。

しかしながら、現在までに報告されている強誘電性液晶
組成物は層構造が曲がった構造となっているために、ジ
グザグ欠陥が生じている〔ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス（Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａ
ｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　）　ｖｏｌ、２７、ｐ７２５（
Ｉ９８ｇ））。

このために、配向性の良好な強誘電性液晶組成物ならび
に強誘電性液晶素子が望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前述した事情に鑑み、高速応答性、高
密度画素と大面積を有する表示素子、あるいは高速度の
シャッタースピードを有する光シヤツター等として潜在
的な適性を有する強誘電性液晶において、従来問題であ
った配向性を改善することによりその特性を充分に発揮
させうる強誘電性組成物および該組成物を用いた強誘電
性液晶素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、少なくとも１種以上の非光学活性化合物と、
少なくとも１種以上の光学活性化合物とよりなる強誘電
性液晶組成物において、非光学活性化合物として、ある
いは光学活性化合物として分子内に１．３−ジオキサデ
カリン骨格を有する化合物を、少なくとも１種含有する
強誘電性液晶組成物であり、また該強誘電性液晶組成物
を対向する２枚の基板間に配置した強誘電性液晶素子で
ある。

第１図は本発明の代表的な強誘電性液晶素子の構成を部
分断面図で示す。

前記１，３−ジオキサデカリン骨格を有する非光学活性
化合物あるいは光学活性化合物としては一般式（Ｉ）で
示されるものが好ましい。

（式中、Ｒ、Ｒは水素原子あるいは炭素数１２ 〜２０のアルキル基あるいはアルコキシ基を示しそのア
ルキル基またはアルコキシ基は光学活性基ｍはＯまたは
１を示す。） 一般式（Ｉ）で示される具体的な化合物の例としては、
以下の構造の化合物を挙げることができる。

これらの化合物は、公知の方法〔たとえば、特開昭６１
−１１２０７１号公報に記載の方法〕により製造できる
。

強誘電性液晶組成物中、非光学活性化合物は、１００重
量％では、強誘電性を示さなくなるために好ましくなく
、５〜９５重量％の範囲で存在することが好ましい。ま
た、光学活性化合物は５〜９５重量％が好ましい。

また非光学活性化合物、あるいは光学活性化合物中、分
子内に１，３−ジオキサデカリン骨格を有する化合物は
５重量％以上存在すれば液晶組成物の配向性を大幅に改
善する効果がある。

また、非光学活性化合物としであるいは光学活性化合物
としては、分子内に１，３−ジオキサデカリン骨格を有
する化合物以外に、粘度の調整やカイラルスメクチック
Ｃ相の温度領域の調整等の目的で、公知の化合物を液晶
組成物の構成成分として使用できる。たとえば、その例
としてはフェニルベンゾエート化合物のようなエステル
化合物あるいは、フェニルピリミジン化合物のようなピ
リミジン骨格を有する化合物を非光学活性化合物の代表
例として挙げることができる。

また、光学活性化合物としては、たとえば公知ノ光学活
性フェニルベンゾエート化合物、光学活性ナフタレン化
合物、光学活性ビフェニル化合物あるいは光学活性フェ
ニルピリミジン化合物等を挙げることができる。

〔作用〕

本発明の特定の骨格を有する化合物を含有してなる強誘
電性液晶組成物は、非常に配向性に優れており、該強誘
電性液晶組成物を用いた強誘電性液晶素子は、双安定性
に優れ、高コントラストの表示ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例及び比較例における液晶パネルの評価は次のよう
にして行った。

実施例および比較例に示す組成物をラビング処理を施し
たＰＶＡ　（ポリビニールアルコール）を配向膜とし、
透明型極付の二枚のガラス基板（５０Ｘ５０ｍｍ２）の
間（ギャップ２μｍ）に封入し、液晶パネルを作成した
。

この液晶パネルをクロスニコル状態で顕微鏡観察し、ジ
グザグ欠陥の有無を調べた。

また双安定性（メモリー性）の評価は次のようにして行
なった。

長さ４００μｓ１波高値１５Ｖのパルス波を各パネルに
印加し、０．５秒後の透過光量をパルス印加時の透過光
量と比較した。パルス印加時の透過率を１００％とした
時、０．５秒後の透過率が何パーセントであるかによっ
て評価した。すなわち、０．５秒後の光透過率が高いほ
ど双安定性が良いことになる。

結果を第１表に示した。

（実施例１） ４６重量％ から成る液晶組成物は ０℃ 結晶　（−カイラルスメクチックＣ相 ４９℃ く□−−−−−−− ６４℃ スメクチックＡ相　〈−一一一一等方性液体の相転移温
度を示した。

（比較例１） 実施例１に示した液晶組成物から１，３−ジオキサデカ
リン骨格を含む化合物を除いた以下のような液晶組成物
を調製した。

実施例３で使用した１、３−ジオキサデカリン骨格を有
する化合物 υ から成る液晶組成物は ５０重量％ 実施例４で使用した１、３−ジオキサデカリン骨格を有
する化合物 ０℃ 結晶　〈−カイラルスメクチックＣ相 ５０℃ 〈− ６２℃ スメクチックＡ相　〈−等方性液体 の相転移を示した。

（実施例５） （実施例２，３．４） 比較例１に示した液晶組成物９０重量部に対し、次に示
す１，３−ジオキサデカリン骨格を有する化合物を１０
重量部を加え液晶組成物を作成した。

実施例２で使用した１、３−ジオキサデカリン骨格を有
する化合物 ２２重量％ ２５重量％ から成る液晶組成物は から成る液晶組成物は 結晶 ０℃ ←−−カイラルスメクチックＣ相 ５８℃ 〈− ７０℃ スメクチックＡ相　〈−等方性液体 の相転移を示した。

スメクチックＡ相　〈−等方性液体 の相転移を示した。

（比較例２） 実施例５に示した液晶組成物から１，３−ジオキサデカ
リン骨格を有する化合物を除いた以下のような液晶組成
物を調製した。

第１表 （液晶パネルの評価） 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、１，３−ジオキサデ
カリンの骨格を有する化合物を強誘電性液晶組成物の構
成成分として使用すると、その組成物は非常に配向性が
良く、双安定性も良好であり、すぐれた強誘電性液晶素
子を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の強誘電性液晶素子の部分断面図であ
る。 １・・・偏光板、２・・・ガラス基板、３・・・透明電
極、４・・・配向膜、５・・・液晶、６・・・スペーサ
ー　７・・・シール材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１種以上の非光学活性化合物と少なくと
   も１種以上の光学活性化合物とよりなる強誘電性液晶組
   成物において、非光学活性化合物として、あるいは光学
   活性化合物として分子内に１，３−ジオキサデカリン骨
   格を有する化合物を少なくとも１種含有してなる強誘電
   性液晶組成物。 ２、分子内に、１，３−ジオキサデカリン骨格を有する
   化合物が、 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１，Ｒ＿２は水素原子あるいは炭素数１〜
   ２０のアルキル基あるいはアルコキシ基を示しそのアル
   キル基またはアルコキシ基は光学活性基でもよく、環Ａ
   は ▲数式、化学式、表等があります▼ ｍは０または１を示す。） で表わされる請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ３、対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の非
   光学活性化合物と少なくとも１種以上の光学活性化合物
   とよりなる強誘電性液晶組成物を配置した強誘電性液晶
   素子であって、強誘電性液晶組成物が非光学活性化合物
   として、あるいは光学活性化合物として分子内に１，３
   −ジオキサデカリン骨格を有する化合物を少なくとも１
   種含有してなる強誘電性液晶素子。 ４、分子内に、１，３−ジオキサデカリン骨格を有する
   化合物が、 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１，Ｒ＿２は水素原子あるいは炭素数１〜
   ２０のアルキル基あるいはアルコキシ基を示しそのアル
   キル基またはアルコキシ基は光学活性基でもよく、環Ａ
   は ▲数式、化学式、表等があります▼ ｍは０または１を示す。） で表わされる請求項３記載の強誘電性液晶素子。