JPH036292A - 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、Ｓ０１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〕 ＳＣ３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
′″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存すること （ハ）特にキラルネマチック（以下、Ｎ９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 （１−）　　（ｔｌｌｌ）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′ＪＩＡ
（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Ｎ１相を有する液晶において、Ｎ１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、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、Ｐ３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、中温域液晶及び高
温液晶を含有し、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、キラルドーパント
が次の一般式（Ｂ）で表わされる光学活性化合物を含有
する、室温を含む広い温度範囲でＳＣ９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、Ｒ”及びＲ１′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ギル基又はアルコキシル
基を表わすが、Ｒ１及びＲゝの内、少なくとも一方はア
ルコキシル基を表わす。Ｒ１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Ｒ４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Ｒ４の内、少なくとも一方はアル
コキシル基を表わす。Ｒｃ及びＲ６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Ｒ’の内、少なくとも一方はアル
コキシル基を表わす。Ｒ＠及びＲｒＯ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、）一般式（Ｂ） Ｑ”−Ｚ−Ｑ”　　　　　　　　・・・　（Ｂ）〔式中
、Ｑｌ“及びＣ２“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、ＱＩ＊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１ つ、窒素、フッ素、塩素あるいは一〇−又は−Ｃ＝Ｎと
直結した構造を有する。Ｚは一般式（） 上の水素原子がフン素原子又はシアノ基に置換した構造
においては、 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すが、Ｙ′及びＹ！
は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯＣＬＯ０ＣＨ
ｚ　　　　ＣＨｚＣＨｚ−−ｃ　＝　ｃ　−−ｃｏｓ−
又は−５ＣＯ−を表わすが、単結合、−ＣＯＯ−−ＯＣ
Ｏ−−ＣＨ２０−又は−〇ＣＨ，−である場合が好まし
く、ｍ＝１の場合には、Ｙ′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。〕 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種の化合物は工０℃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。

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）、（Ａ２）及び
（Ａ７−３）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） 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ボニル
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。

Ｃ式中、Ｒ９及びＲＩ′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三Ｃ−を表わす。ただし一般式（Ａ−３）で表
わされる化合物を除く。） 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重量％以上、特
に５０重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
相系列を存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Ｓ００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、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、Ｓ
Ｃ性が弱く、Ｎ”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Ｓ００液晶組成物とした場合の相系列であっ
て、−船釣には、Ｔ→Ｎ０→ＳＡ→ＳＣ１の相系列が配
向性の点で有利である。一方、！−＋Ｎ”→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。

また、ｒ−＋ＳＡ−＋ＳＣ“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ＳＣ０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Ｓ０９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、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。

（■ １） Ｌ ＋　Ｃ）Ｉ２　＋−ＣＨＣｚＨｓ （ＩＶ−８） ＣＨ３ 一〇÷ＣＨ２−＋−ＣＨ−Ｒ３ （■ ２） １１３ ０（−ＣＢ□−＋−Ｔ−Ｃ１ｌ　　ＣｚＨｓ（ＩＶ−９
） ０　　　　　　　　　　Ｃ１１゜ １１（。

一〇−０÷ＣＨ２÷、ＣＩ！Ｒ＋ （ＩＶ−３） ＣＨ３ （−ＣＩｌ□ｈ−０÷ＣＩ＋、十Ｔ−Ｃ）Ｉ　　ＣＪｓ
（ＩＶ−４） ＣＩｌ。

−０（−Ｃ１１２ｈ−０（−Ｃ１ｌ□−＋ＴＣＨＣｚｌ
ｌｓ（ＩＶ−１２） ＣＨ３ −Ｃｔｌ　　Ｒ４ （ＴＶ−１３） ＣＨ８ −Ｃ）＋２−ＣＩｌ　　Ｃ１１ｚ　　０Ｒｓ（ＩＶ−７
） ＣＨ３ ＋　ＣＨｚ−ｈ−ＣＯＲ３ （ＩＶ−１４） ＣＩｌ。

ＣＨＩ−ＣＨ□−ＯＲ。

（ＩＶ−１５） ０　　　　　　　　　ＣＨｆｆ ＩＩ　　　　　　　ｔ・ ＣＣｈＣＩＩｚＣＬ　　Ｃ１１−ＣＩＩｚＣＩＩｚＣＨ
ｚ　　Ｃ１１−ＣＩ１３Ｃ）１３ （ＩＶ−２０） −０−Ｃ４１ｚ　　　にＨ−にＪＬ；ＪＬ；Ｒ２しＨ−
ｕＨ。

（ＩＶ　−４２） −Ｕ−［；−Ｌ、＋１−ｕｌｌｔ−Ｌ、ＴＩ　−Ｌ１２
１１３（ＩＶ−２１） ＣＨ。

−３−（−ＣＩ＋２÷７；　Ｃａｌ　（ＣＨｚ’）７−
ＣＩｌ＋３２） ＣＨ３ −０−ＣＨ−Ｌ （ＩＶ−３３） ０　　Ｃ１ｌ。

１１　　　・ ＱＣＣ１ｌ　　Ｒ４ （ＩＶ−４５） ＣＩ、　　０ ゆ　　１１ −０−ＣＨ−Ｃ−０ ５３） ＣＩ（３ Ｃｌ−０ ５ ３４） Ｌ；　　　Ｕ　　　ＧＨｚ　　　ｌ；Ｈ１（ｓ（ＩＶ−
６２） Ｆ３ ０　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−６４） Ｃ１＋□ ＣＩｌ。

Ｃｌｌ−ＣＨ２−０Ｒ５ （ＩＶ−６５） 一〇 １ｉｆｆ １・ ＣＩｌ−ｃ＋＋ｚ−ＯＲ。

（ＩＶ−６６） Ｃｌ１゜ ０−（７Ｃ１＋□÷−Ｃ１１（Ｃ１ｌｚ＋Ｔ−ＯＲｓ（
ＩＶ−５５） ０　　ＣＨｚ　　ＣＨＲ５ （■ ５６） ｏ　　　　　　　　　ｃＩｌ １ −ＣＯＣ１１２ＣＩｌ　　Ｒ５ （■ ５７） ２ ０　　ＣＨＩ　　ＣＩｌ　　Ｒ５ （ＩＶ−６９） １ −ＣＯ０ＣＩＩｚ　　Ｃ）Ｉ　　Ｒｓ （ＩＶ−７０） ＣＨ３ −ＯＣＨｚ　　ＣＩ　　ＣＨｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−
７１） Ｃ１１゜ −０−ＣＩ−ｃｔ＋ｚ−ｏ−ＣＯＲ。

（ＩＶ−７２） ＣＨ３ ０−ＣＨ ＣＨｚ（ＣＨｚ）ＴＯＣＯＲｓ （ＩＶ−７３） ０−ＣＨ２ ｌ１ｆｆ ＣＨＡ　Ｃｆｌ　Ｚ　）ＴＯＣＯＲｓ （ＩＶ−７５） 一〇 Ｃ１（３ Ｃｔｌｚ　　ＣＨ０Ｒｓ （ＩＶ−７６） Ｃ（（３ −Ｓ−ＣＩｌ−Ｒ１ （ｒＶ−７８） Ｃ，１Ｉ５ ＯＣｔｈ　　Ｃ１ｌ　　ＯＲ＆ Ｈ３ ＣＨ。

（ＩＶ−８０） −Ｃ００ＣＨ２−Ｃ８ ５ （ＩＶ−８１） Ｎ ＯＣ１１ｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−８２） Ｎ Ｃ）Ｉ　　Ｒｓ （ＩＶ−８３） ＣＩｌ□ＣＮ Ｃｏｏ　　ＣＨｚ　　ＣＯＲｓ （■ ８４） １ｈＣＮ −０−ＣＩ□−Ｃｌｌ　　Ｒｓ 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ＳＣ９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ＳＣ１
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−１２） ｇ−１１２０＋　０ＣＩＩイ） （Ｖ−６０） 七ぺ） （Ｖ−１０８） ◇）ｏｃｏ　、−０べ今 （Ｖ−１３２） 分ｏｃｏ　＋公 （Ｖ−１５６） ◇）ｏｃｕ、−＠ （Ｖ　−２０４） （Ｒ）ｏｃｏ　（） （Ｖ　−２２８） 召へ＄ｏｃｏ４ （Ｖ−２４７） ＋キ・・・−〇 （Ｖ−２４８） 召キ・・・（吟 （Ｖ−２４９） ０バキ・・・・０ （Ｖ　−２５０） ０バキｏｃｎｚＧ （Ｖ−２５１） ０べ）ｃｏｏ　−＠ （Ｖ−２５２） 豆Ｘ（）ｏｃｏ　−０ （Ｖ　−２５３） ０べ）ＣＩｌｚｏ（） 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）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ご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）〜（ｒＶ−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ｌ０ｎＣ／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−０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）　（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／ｃｍｚ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
００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Ｎ”相
あるいはＳ０１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）大きな自発分権を示しうる特に（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（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。

上記一般式中、Ｒ４及びＲ４／は各々独立的に炭素原子
数２〜ＩＯのアルキル基を表わし、Ｒ２及び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、
Ｒ７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Ｏ〜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−〇
−ＣＩ＋、＋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ＣＯＯ− ０ＣＯ− ＣＩｌよＯ−、−０Ｃ１１□−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ＳＣ＊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％重
量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、Ｓ０１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。

ＳＣ１液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／ｃ
ｍ”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、Ｓ００相を示すキラルドーパ
ントの場合、単独で１００ｎＣ／Ｃ１１ｌ”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％の重量が好ましく、３００ｎ
Ｃ／ｃｍ”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Ｓ０１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重重景添加
した場合に１．０　ｎＣ７ｃｍ”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０．５　ｎ
Ｃ／ｃｍ！以上のＰ８を誘起できるものが特に好ましい
。

本発明のＳ００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、あるいはＳＡ相、あるいはＮ９相
とＳＡ相を経てＳ０１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”−５Ａ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Ｓ０
１液晶組成物がより好ましく、該螺旋のピッチが１０μ
ｍ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ＳＣ“液晶組成物が特に好
ましい。

本発明のＳ０１液晶組成物のＮ２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。

Ｎ９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、Ｎ０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、Ｎ１相を示す温度範囲が３０度以上である
場合、Ｓ００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
、Ｎ１相に限らず、ＳＡ相及びＳ０９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、Ｎ１相及びＳ
０１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→Ｉ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、Ｓ００液晶組
成物における各相、特にＮ１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”　ｒ　ｐ、＊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ＳＣＩ液晶組成物のＮ“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Ｓ０８
液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるｐ＋をＰ７１と
する時、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Σ（ｊ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１’Ｔ　０１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　０
ｔ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。

となるようにＣ４を選べばよい。ここでＰｔ　はＮ実施
例１ ４０％ ４５％ 及び １０％ 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、誘起する自発分極が大きく、かつ、Ｎ４相に
誘起する螺旋のピッチが充分長い組成物であった。（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
される化合物から、 から成るＳＣ母体液晶を調製した。（以下、母体液晶（
Ａ）と省略する。） このＳＣ母体液晶（Ａ）８０％及び、キラルドーバンＩ
−（Ａ）２０％から成るＳＣ”液晶組成物を調製した。

このＳ００液晶組成物は、５８℃以下でｓｃ”相を、６
３℃以下でＳＡ相を、６４．５℃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１０“Ｃであった。

次に、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をスペーサーを介し
て約２μｍの間隔で張り合わせて、セルを作成した。こ
のセルに、■相まで加熱した上記ＳＣ′″液晶組成物を
封入し、室温まで徐冷を行い、ＳＣ”相を均一に配向さ
せた。

このセルに電界強度１０　Ｖ　Ｐ−Ｆ／　ＩＩ　ｍ、５
０Ｈｚ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℃において、４１μ秒という高速応
答性が確認された。このときの自発分極は、１４、０　
ｎＣ／　ｃ＋＋＋”であった。また、チルト角は２９．
３°であり、コントラストは非常に良好であった。

実施例２ Ｈｉ 及び の化合物３２％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誘起する自発分極が大きく、か
つＮ“相に誘起する螺旋のピッチが充分大きい組成物で
あった。（以下、キラルドーパント（Ｂ）と省略する。

） このキラルドーパント（Ｂ）３０％と前記母体液晶（Ａ
）７０％から成るＳＣ′″液晶組成物を調製した。実施
例１と同様にして測定した２５℃における電気光学応答
速度、自発分極、チルト角、コントラストの測定結果を
第１表に示した。（以下、同様。） 実施例３ 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、 実施例４ ３５％ 及び ３５％ 及び ３０％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。（以下、母体液晶（
Ｂ）と省略する。） 上記母体液晶（Ｂ）７５％と前記キラルドーパン）（Ａ
）２５％から成るＳＣ＊液晶組成物を調製した。このＳ
Ｃ１液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示した。

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、誘起する自発分極が大きく、Ｎ１相に誘起す
る螺旋ピッチが充分長い組成物であった。（以下、キラ
ルドーパン）　（Ｃ）と省略する。）次に、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、 の化合物　２５％ ３５％ ３０％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。（以下、母体液晶（
Ｃ）と省略する。） この母体液晶（Ｃ）７５％と上記キラルドーパント（Ｃ
）２５％から成るＳＣ“液晶組成物を調製した。このＳ
Ｃ“液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示した。

実施例５ 中温域液晶として、前記一般式（Ａ−３）で表わされる
化合物から、 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（
Ｄ）と省略する。） この母体液晶（Ｄ）７０％と前述のキラルドーパント３
０％から成るＳ００液晶組成物を調製した。このＳＣ“
液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示した。

実施例６ 中温域液晶として、母体液晶ＣＢ）を４２％前記一般式
（Ａ−２）で表わされる化合物から、２１％ 及び ２１％ と、キラルドーパント（Ａ）１６％から成るＳＣ′″液
晶組成物を調製した。

このＳ０１液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示し
た。

実施例７ 母体液晶（Ａ）３９％、母体液晶（Ｄ）２６％、及びキ
ラルドーパント（Ｂ）３５％から成るＳＣ′″液晶組成
物を調製した。

このＳＣ”液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示し
た。

実施例日 母体液晶（Ｃ）４０％、母体液晶（Ｄ）４０％、及びキ
ラルドーパント（Ａ）２０％から成るＳＣ”液晶組成物
を調製した。

このＳＣゞ液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示し
た。

実施例９ 母体液晶（Ｂ）２４％、母体液晶（Ｃ）２４％、母体液
晶（Ｄ）３２％、及びキラルドーパント（Ａ）２０％か
ら成るＳ０９液晶組成物を調製した。

このＳＣ”液晶組成物の物性は、第１表にまとめて示し
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 (5)

【特許請求の範囲】
1. １．（１）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を含有するスメクチックＣ相
   を示す液晶組成物に、
2. （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し、キラルドーパントが下記
   一般式（Ｂ）で表わされる光学活性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。）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▲数式、化学式、表等があります▼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▼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▼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。〕 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. 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. 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. 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。