JPH05339574A

JPH05339574A - 強誘電性液晶組成物及び液晶表示素子

Info

Publication number: JPH05339574A
Application number: JP17186292A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Ichihashi; 光芳市橋; Takami Onaka; 貴美大仲; Kazumori Minami; 一守南; Takahiro Ishizuka; 孝宏石塚; Kazunori Nigorikawa; 和則濁川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】高速応答が可能な強誘電性液晶組成物、及び
これを用いた液晶表示素子を提供する。【構成】キラル化合物及び非キラル化合物を含む強誘
電性液晶組成物であって、該キラル化合物が一般式
（Ｉ）：【化１】で表される三環直結型キラル化合物を含有し、そして非
キラル化合物が一般式（II）：【化２】で表される非キラル化合物を含有する強誘電性液晶組成
物。この強誘電性液晶組成物を封入した液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積、高密度、高速
度表示に適した強誘電性液晶組成物に関し、特に応答速
度の大きい強誘電性液晶表示素子に使用するために適し
た強誘電性液晶組成物、及びこの強誘電性液晶組成物を
用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の表示方式として現在広く
実用化されている代表的なものとしてねじれネマチック
（ＴＮ）型を挙げることができる。このＴＮ型は、ネマ
チック液晶相を利用する方式で、ディスプレイに用いた
場合ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などの表示方式と比較し
て応答速度が遅い、視野角特性に劣る等の問題がある。
このため、ディスプレイに対しては、限定した用途にし
か向けられなかった。

【０００３】最近、表面安定化強誘電性液晶素子がクラ
ークとラガーウォル（Clark,Lagerwall , 特公昭６３−
２２２８７号公報、米国特許第４，３６７，９２４号明
細書等）により提案されている。この素子は、偏光板と
組み合わされたギャップ２μｍ程度の基板にはさまれた
強誘電性液晶が、印加電界の極性に応じてその分子長軸
の方位を変更することにより透過光量を制御するもの
で、高速な応答性と双安定性を示すことが特長である。
しかも、視野角特性においても優れているので、この素
子は、大容量高密度表示素子としての広い利用が期待さ
れている。

【０００４】上記強誘電性液晶は、液晶相の一つとし
て、キラルスメクチックＣ（以下、Ｓｃ^* と省略する）
相を有する。強誘電性液晶を表示素子として使用するに
は、幅広いＳｃ^* 相を有している（実用可能な温度範囲
を拡大する）こと、高速で応答すること、また表示時の
良好なコントラストを得るには双安定性が良好なこと及
び良好な配向性を示すこと等多くの特性が要求される。

【０００５】上記表示素子に要求される特性の内、幅広
いＳｃ^* 相は液晶化合物の混合により改善が試みられて
おり、このような組成物の調製方法としては、例えば、
強誘電性を示さないスメクチックＣ（以下、Ｓｃと省略
する）相を示す液晶化合物もしくは液晶混合物（以下、
ベース液晶という）に光学活性化合物を添加する方法が
知られている（Mol. Cryst. Liq. Cryst. 、89巻、 327
(1982)) 。ここでは、Ｓｃ相を示すベース液晶の成分と
しては、フェニルベンゾエート系、シッフ塩基系、ビフ
ェニル系、フェニルピリミジン系、フェニルピリジン系
等の液晶化合物が用いられている。

【０００６】強誘電性液晶に於いては、応答時間は自発
分極値に逆比例すること、即ち、応答速度を高くするた
めには自発分極値を増加させることが有効であることが
知られている。光学活性である化合物は、強誘電性液晶
組成物の一成分として使用したとき、この組成物の自発
分極を発現させる役割を担っており、強誘電性液晶組成
物の自発分極を増加させるために有効な光学活性な化合
物（キラル化合物）の開発が行われている。このような
キラル化合物は、同時にキラルネマチック（以下、Ｎ^*
と省略する）相やＳｃ^* 相に於いて螺旋を形成する性質
を有している。強誘電性液晶表示素子に於いては配向膜
を用いて液晶分子を単一方向に配向させる必要性がある
ことからＮ^* 相及びＳｃ^* 相に於ける螺旋のピッチは長
い方が望ましい。

【０００７】ところで、大きな自発分極を発現させるた
めに有効な化合物の中には、形成する螺旋のピッチを極
度に短くするものがある。そこで、このような化合物を
使うときには、自発分極を減少させることなく螺旋のピ
ッチを長くするような添加剤（以下、ピッチキャンセル
剤と言うことがある）を液晶組成物に添加することが行
われている。ピッチキャンセル剤は、（１）自発分極を
発現させる化合物と同じ方向の自発分極を有するか、又
は自発分極を発現しないこと、（２）自発分極を発現さ
せる化合物が形成する螺旋とは逆向きの螺旋を形成する
こと、（３）螺旋のピッチができる限り短いこと、
（４）液晶組成物の相転位に悪影響を与えないこと等の
物性を有するものであることが望ましい。従来、ピッチ
キャンセル剤として光学活性２−メチルブチル基を有す
る化合物が提案されている（例えば、特開昭６３−２６
７７６３号公報参照）が、必ずしも十分に満足できるも
のでは無かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
応答が可能な強誘電性液晶組成物、特にセル厚さの薄い
液晶表示素子に於いても高速応答が可能な強誘電性液晶
組成物、及びこれを用いた液晶表示素子を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、キラル化
合物及び非キラル化合物を含む強誘電性液晶組成物の、
キラル化合物成分として特定のキラル化合物を含有する
成分を使用し、且つ非キラル化合物成分として特定の非
キラル化合物を含有する成分を使用することにより上記
の目的が達成できることを見出し、本発明を完成した。

【００１０】本発明は、キラル化合物及び非キラル化合
物を含む強誘電性液晶組成物であって、該キラル化合物
が一般式（Ｉ）：

【００１１】

【化３】

【００１２】［但し、Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ独立
に、ハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよい
１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、
２，５−ピリジニレン基又は２，５−ピリミジニレン基
を表わし、Ｒ¹ は、ハロゲン原子で置換されていてもよ
い炭素数２〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基又はアル
コキシ基を表し（但し、隣接しないメチレン基の一つ以
上が、酸素原子で置換されていてもよい）、Ｒ² は、ハ
ロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜８のアル
キル基を表し、ｍは４〜１１の整数を表し、＊は不斉炭
素原子を表し、そして式中に２，５−ピリジニレン基及
び２，５−ピリミジニレン基がそれぞれ一個含有され
る］で表されるキラル化合物を含有し、そして該非キラ
ル化合物が一般式（II）：

【００１３】

【化４】

【００１４】［但し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は、それぞれ独立
に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１
６の直鎖又は分岐のアルキル基を表す］で表される非キ
ラル化合物を含有することを特徴とする強誘電性液晶組
成物である。

【００１５】他の本発明は、少なくとも透明電極及び配
向膜がこの順で設けられた基板二枚を、配向膜同士が対
面するように配設し、配向膜の間の空隙に液晶を封入し
てなる液晶表示素子に於いて、該液晶が本発明の強誘電
性液晶組成物であり、該配向膜の、該強誘電性液晶組成
物のＳ_A 相でのプレティルト角が５度以上であり、少な
くとも一方の該基板の透明電極と配向膜との間に、比誘
電率が５以上である絶縁層が設けられていることを特徴
とする液晶表示素子である。

【００１６】本発明の好適な実施態様は下記の通りであ
る。

【００１７】１）上記強誘電性液晶組成物中の一般式
（Ｉ）で表されるキラル化合物の含有量が、３〜４０重
量％であることを特徴とする上記の強誘電性液晶組成物
及び液晶表示素子。

【００１８】２）上記強誘電性液晶組成物中の一般式
（II）で表される非キラル化合物の含有量が、５〜５０
重量％であることを特徴とする上記の強誘電性液晶組成
物及び液晶表示素子。

【００１９】先ず、上記一般式（Ｉ）で表されるキラル
化合物について説明する。一般式（Ｉ）において、Ａ、
Ｂ及びＣは、それぞれ独立に、ハロゲン原子又はシアノ
基で置換されていてもよい１，４−フェニレン基、１，
４−シクロヘキシレン基、２，５−ピリジニレン基又は
２，５−ピリミジニレン基を表わす。このハロゲン原子
としてはフッ素原子が好ましい。またＡ、Ｂ及びＣが置
換基を有するものである場合、置換基の数は１〜６個で
あることが好ましい。そして式中に、２，５−ピリジニ
レン基及び２，５−ピリミジニレン基がそれぞれ一個含
有される。即ち、一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物
は、２，５−ピリジニレン基と２，５−ピリミジニレン
基と、１，４−フェニレン基又は１，４−シクロヘキシ
レン基とが、順序及び向きを特定されることなく直結し
ている化合物である。

【００２０】Ｒ¹ は、ハロゲン原子で置換されていても
よい炭素数２〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基又はア
ルコキシ基を表し、好ましくは、置換基を有しないか又
は１〜４個のハロゲン原子（好ましくはフッ素原子）で
置換された、炭素数２〜１５の直鎖又は分岐のアルキル
基又はアルコキシ基である。また、Ｒ¹ で表されるアル
キル基又はアルコキシ基の隣接しないメチレン基の一つ
以上が、酸素原子で置換されていてもよい。Ｒ¹ で表さ
れる基として好ましい例としては、ペンチル、ヘキシ
ル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、
ウンデシル、７−メトキシヘプチル、８−メトキシオク
チル、１０−メトキシデシル、ペンチルオキシ、ヘキシ
ルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオ
キシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、ウンデシルオキ
シ、７−メトキシヘプチルオキシ、８−メトキシオクチ
ルオキシ、１０−メトキシデシルオキシ、７−メチルオ
クチル、８−メチルノニル、９−メチルデシル、７−エ
チルノニル、７−メチルオクチルオキシ、８−メチルノ
ニルオキシ等を挙げることができる。

【００２１】Ｒ² は、ハロゲン原子で置換されていても
よい炭素数１〜８のアルキル基を表し、好ましくは置換
されていないか又はハロゲン原子（好ましくはフッ素原
子）で置換された炭素数１〜４のアルキル基を表す。Ｒ
² で表される基として特に好ましいものは、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチ
ル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、トリフルオロメチル、
２，２，２−トリフルオロエチル等である。

【００２２】上記一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物
は、下記の反応式（Ａ）に示す合成経路により合成する
ことができる。

【００２３】

【化５】

【００２４】［反応式（Ａ）に於いて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒ
¹ 、Ｒ² 及びｍは、一般式（Ｉ）に於いて定義したこと
と同じである］。

【００２５】即ち、光学活性エピクロロヒドリン（１）
を沃化銅の存在下にアルコキシアルキルマグネシウムブ
ロミド（２）と反応させて光学活性化合物（３）を合成
し、光学活性化合物（３）を塩基を用いて脱水反応させ
て光学活性エポキシ化合物（４）を合成し、光学活性エ
ポキシ化合物（４）にフッ化水素ピリジンを反応させて
光学活性フルオロアルコール化合物（５）を合成する。
化合物（５）をｐ−トルエンスルホン酸クロリド（Ｔｓ
Ｃｌ）と反応させてトシレート化合物（６）を合成した
後、化合物（６）を化合物（７）と反応させて一般式
（Ｉ）で表されるキラル化合物を合成する。

【００２６】上記反応で使用することができる化合物
（５）として、例えば下記のような化合物を挙げること
ができる。２−フルオロ−６−メトキシ−１−ヘキサノール２−フルオロ−６−エトキシ−１−ヘキサノール２−フルオロ−６−プロピルオキシ−１−ヘキサノール２−フルオロ−６−（１−メチルエチルオキシ）−１−
ヘキサノール２−フルオロ−６−ｎ−ブチルオキシ−１−ヘキサノー
ル２−フルオロ−６−（２−メチルプロピルオキシ）−１
−ヘキサノール２−フルオロ−６−（１−メチルプロピルオキシ）−１
−ヘキサノール２−フルオロ−６−（１，１−ジメチルエチルオキシ）
−１−ヘキサノール２−フルオロ−６−（トリフルオロメチルオキシ）−１
−ヘキサノール２−フルオロ−６−（２，２，２−トリフルオロエチル
オキシ）−１−ヘキサノール

【００２７】２−フルオロ−７−メトキシ−１−ヘプタ
ノール２−フルオロ−７−エトキシ−１−ヘプタノール２−フルオロ−７−プロピルオキシ−１−ヘプタノール２−フルオロ−７−（１−メチルエチルオキシ）−１−
ヘプタノール２−フルオロ−７−ｎ−ブチルオキシ−１−ヘプタノー
ル２−フルオロ−７−（２−メチルプロピルオキシ）−１
−ヘプタノール２−フルオロ−７−（１−メチルプロピルオキシ）−１
−ヘプタノール２−フルオロ−７−（１，１−ジメチルエチルオキシ）
−１−ヘプタノール２−フルオロ−７−（トリフルオロメチルオキシ）−１
−ヘプタノール２−フルオロ−７−（２，２，２−トリフルオロエチル
オキシ）−１−ヘプタノール

【００２８】２−フルオロ−８−メトキシ−１−オクタ
ノール２−フルオロ−８−エトキシ−１−オクタノール２−フルオロ−８−プロピルオキシ−１−オクタノール２−フルオロ−８−（１−メチルエチルオキシ）−１−
オクタノール２−フルオロ−８−ｎ−ブチルオキシ−１−オクタノー
ル２−フルオロ−８−（２−メチルプロピルオキシ）−１
−オクタノール２−フルオロ−８−（１−メチルプロピルオキシ）−１
−オクタノール２−フルオロ−８−（１，１−ジメチルエチルオキシ）
−１−オクタノール２−フルオロ−８−（トリフルオロメチルオキシ）−１
−オクタノール２−フルオロ−８−（２，２，２−トリフルオロエチル
オキシ）−１−オクタノール

【００２９】２−フルオロ−９−メトキシ−１−ノナノ
ール２−フルオロ−９−エトキシ−１−ノナノール２−フルオロ−９−プロピルオキシ−１−ノナノール２−フルオロ−９−（１−メチルエチルオキシ）−１−
ノナノール２−フルオロ−９−ｎ−ブチルオキシ−１−ノナノール２−フルオロ−９−（２−メチルプロピルオキシ）−１
−ノナノール２−フルオロ−９−（１−メチルプロピルオキシ）−１
−ノナノール２−フルオロ−９−（１，１−ジメチルエチルオキシ）
−１−ノナノール２−フルオロ−９−（トリフルオロメチルオキシ）−１
−ノナノール２−フルオロ−９−（２，２，２−トリフルオロエチル
オキシ）−１−ノナノール

【００３０】２−フルオロ−１０−メトキシ−１−デカ
ノール２−フルオロ−１０−エトキシ−１−デカノール２−フルオロ−１０−プロピルオキシ−１−デカノール２−フルオロ−１０−（１−メチルエチルオキシ）−１
−デカノール２−フルオロ−１０−ｎ−ブチルオキシ−１−デカノー
ル２−フルオロ−１０−（２−メチルプロピルオキシ）−
１−デカノール２−フルオロ−１０−（１−メチルプロピルオキシ）−
１−デカノール２−フルオロ−１０−（１，１−ジメチルエチルオキ
シ）−１−デカノール２−フルオロ−１０−（トリフルオロメチルオキシ）−
１−デカノール２−フルオロ−１０−（２，２，２−トリフルオロエチ
ルオキシ）−１−デカノール

【００３１】２−フルオロ−１１−メトキシ−１−ウン
デカノール２−フルオロ−１１−エトキシ−１−ウンデカノール２−フルオロ−１１−プロピルオキシ−１−ウンデカノ
ール２−フルオロ−１１−（１−メチルエチルオキシ）−１
−ウンデカノール２−フルオロ−１１−ｎ−ブチルオキシ−１−ウンデカ
ノール２−フルオロ−１１−（２−メチルプロピルオキシ）−
１−ウンデカノール２−フルオロ−１１−（１−メチルプロピルオキシ）−
１−ウンデカノール２−フルオロ−１１−（１，１−ジメチルエチルオキ
シ）−１−ウンデカノール２−フルオロ−１１−（トリフルオロメチルオキシ）−
１−ウンデカノール２−フルオロ−１１−（２，２，２−トリフルオロエチ
ルオキシ）−１−ウンデカノール

【００３２】２−フルオロ−１２−メトキシ−１−ドデ
カノール２−フルオロ−１２−エトキシ−１−ドデカノール２−フルオロ−１２−プロピルオキシ−１−ドデカノー
ル２−フルオロ−１２−（１−メチルエチルオキシ）−１
−ドデカノール２−フルオロ−１２−ｎ−ブチルオキシ−１−ドデカノ
ール２−フルオロ−１２−（２−メチルプロピルオキシ）−
１−ドデカノール２−フルオロ−１２−（１−メチルプロピルオキシ）−
１−ドデカノール２−フルオロ−１２−（１，１−ジメチルエチルオキ
シ）−１−ドデカノール２−フルオロ−１２−（トリフルオロメチルオキシ）−
１−ドデカノール２−フルオロ−１２−（２，２，２−トリフルオロエチ
ルオキシ）−１−ドデカノール

【００３３】一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物の具
体例としては、下記の化合物を挙げることができる。

【００３４】

【化６】

【００３５】

【化７】

【００３６】

【化８】

【００３７】

【化９】

【００３８】

【化１０】

【００３９】

【化１１】

【００４０】

【化１２】

【００４１】一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物の合
成例（上記例示化合物Ａ４２の合成）を示す。（Ｓ）−
２−フルオロ−７−メトキシ−１−ヘプチルトシレート
１９１ｍｇ、４−［５−（５−ペンチル−２−ピリミジ
ル）−２−ピリジル］フェノール１９１ｍｇ、及びＤＭ
Ｆ２ｍｌの中に、炭酸カリウム１３８ｍｇを加え、１０
０℃で８時間攪拌した。反応終了後水１０ｍｌを加え、
酢酸エチルで抽出し、水洗い、脱水した後、溶媒を留去
した。粗生成物をヘキサン／酢酸エチル（９／１）混合
溶媒を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーによ
り精製し、更にエタノールにより再結晶して、１０４ｍ
ｇの２−フルオロ−７−メトキシ−１−［４−［５−
（５−ペンチル−２−ピリミジル）−２−ピリジル］フ
ェニルオキシ］ヘプタン（上記例示化合物Ａ４２）を得
た。相転移温度（℃） Cryst. ３６．２Ｓｃ^* １３０．３Ｎ１７６．０ Iso

【００４２】次に、一般式（II）で表される非キラル化
合物について説明する。一般式（II）に於いて、Ｒ³ 及
びＲ⁴ は、それぞれ独立に、ハロゲン原子（好ましくは
フッ素原子）で置換されていてもよい、炭素数１〜１６
の、好ましくは炭素数５〜１５の直鎖又は分岐のアルキ
ル基である。Ｒ³ 又はＲ⁴ で表される基として好ましい
例としては、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキ
シル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル
基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、５−メチルヘキシ
ル基、６−メチルヘプチル基、７−メチルオクチル基、
８−メチルノニル基、９−メチルデシル基、３，７−ジ
メチルオクチル基等を挙げることができる。一般式（I
I）で表される非キラル化合物は、公知の合成方法（例
えば、Zaschke H.,Wiss.Z.Univ. Halle XXIX '80M,H-3,
35(1980)参照）を参考にして合成することができる。

【００４３】一般式（II）で表される非キラル化合物の
具体例としては、下記の化合物を挙げることができる。

【００４４】５−ヘプチル−２−（４−ヘプチルフェニ
ル）ピリミジン、５−ヘプチル−２−（４−オクチルフ
ェニル）ピリミジン、５−ヘプチル−２−（４−ノニル
フェニル）ピリミジン、５−ヘプチル−２−（４−デシ
ルフェニル）ピリミジン、５−ヘプチル−２−［４−
（８−メチルノニル）フェニル］ピリミジン、５−ヘプ
チル−２−［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリ
ミジン、５−オクチル−２−（４−ヘプチルフェニル）
ピリミジン、５−オクチル−２−（４−オクチルフェニ
ル）ピリミジン、５−オクチル−２−（４−ノニルフェ
ニル）ピリミジン、５−オクチル−２−（４−デシルフ
ェニル）ピリミジン、５−オクチル−２−［４−（８−
メチルノニル）フェニル］ピリミジン、５−オクチル−
２−［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリミジ
ン、

【００４５】５−ノニル−２−（４−ヘプチルフェニ
ル）ピリミジン、５−ノニル−２−（４−オクチルフェ
ニル）ピリミジン、５−ノニル−２−（４−ノニルフェ
ニル）ピリミジン、５−ノニル−２−（４−デシルフェ
ニル）ピリミジン、５−ノニル−２−［４−（８−メチ
ルノニル）フェニル］ピリミジン、５−ノニル−２−
［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリミジン、５
−デシル−２−（４−ヘプチルフェニル）ピリミジン、
５−デシル−２−（４−オクチルフェニル）ピリミジ
ン、５−デシル−２−（４−ノニルフェニル）ピリミジ
ン、５−デシル−２−（４−デシルフェニル）ピリミジ
ン、５−デシル−２−［４−（８−メチルノニル）フェ
ニル］ピリミジン、５−デシル−２−［４−（９−メチ
ルデシル）フェニル］ピリミジン、

【００４６】５−ウンデシル−２−（４−オクチルフェ
ニル）ピリミジン、５−ウンデシル−２−（４−ノニル
フェニル）ピリミジン、５−ウンデシル−２−（４−デ
シルフェニル）ピリミジン、５−ウンデシル−２−［４
−（８−メチルノニル）フェニル］ピリミジン、５−ウ
ンデシル−２−［４−（９−メチルデシル）フェニル］
ピリミジン、５−ドデシル−２−（４−オクチルフェニ
ル）ピリミジン、５−ドデシル−２−（４−ノニルフェ
ニル）ピリミジン、５−ドデシル−２−［４−（８−メ
チルノニル）フェニル］ピリミジン、５−ドデシル−２
−［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリミジン、

【００４７】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（Ｉ）で表されるキラル化合物の含有量は、３〜４０重
量％、特に１０〜３０重量％であることが好ましい。

【００４８】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（II）で表される非キラル化合物の含有量は、５〜５０
重量％、特に１０〜４０重量％であることが好ましい。

【００４９】また、本発明の強誘電性液晶組成物中の一
般式（Ｉ）で表されるキラル化合物と一般式（II）で表
される非キラル化合物との重量比は、一般式（Ｉ）で表
されるキラル化合物：一般式（II）で表される非キラル
化合物＝１０：１〜１：３の範囲内、特に４：１〜１：
２の範囲内であることが好ましい。

【００５０】本発明の強誘電性液晶組成物中には、上記
一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物以外の他のキラル
化合物が含有されていてもよい。一般式（Ｉ）で表され
るキラル化合物以外の他のキラル化合物の好ましい例と
しては、５−オクチル−２−［４−（（２Ｓ）−２−フ
ルオロオクチルオキシ）フェニル］ピリミジン、５−
［（２Ｓ）−２−（（２Ｓ）−２−プロピルオキシプロ
パノイルオキシ）プロピルオキシ］−２−（４−オクチ
ルオキシフェニル）ピリミジン、５−［（２Ｓ）−２−
（（２Ｓ）−２−プロピルオキシプロパノイルオキシ）
プロピルオキシ］−２−（４’−ヘプチルビフェニル−
４−イル）ピリミジン、５−（（２Ｓ）−２−メチルブ
チル）−２−（４’−ヘプチルビフェニル−４−イル）
ピリミジン、等を挙げることができる。

【００５１】本発明の強誘電性液晶組成物中には、上記
一般式（II）で表される非キラル化合物以外の他の非キ
ラル化合物が含有されていてもよい。一般式（II）で表
される非キラル化合物以外の他の非キラル化合物の好ま
しい例として、下記のような化合物を挙げることができ
る。

【００５２】５−ノニルオキシ−２−（４−ヘプチルフ
ェニル）ピリミジン、５−オクチル−２−（４−オクチ
ルオキシフェニル）ピリミジン、５−ノニル−２−（４
−オクチルオキシフェニル）ピリミジン、５−ヘプチル
−２−（４−ノニルオキシフェニル）ピリミジン、５−
ヘキシル−２−（４’−ペンチルビフェニル−４−イ
ル）ピリミジン、５−ヘプチル−２−（４’−ペンチル
ビフェニル−４−イル）ピリミジン、５−オクチル−２
−（４’−ヘプチルビフェニル−４−イル）ピリミジ
ン、

【００５３】５−ヘプチル−２−（４−ヘプチルオキシ
フェニル）ピリジン、５−ヘプチル−２−（４−オクチ
ルオキシフェニル）ピリジン、５−ヘプチル−２−（４
−ノニルオキシフェニル）ピリジン、５−ヘプチル−２
−（３−フルオロ−４−オクチルオキシフェニル）ピリ
ジン、５−（４−ヘプチルオキシフェニル）−２−（４
−ヘプチルフェニル）ピリジン、５−デシル−２−（４
−デカノイルオキシフェニル）ピリジン、４−オクチル
オキシフェニル４−デシルオキシベンゾエート、４−
オクチルオキシフェニル４−デシルベンゾエート、４
−ヘキシルオキシフェニル４−オクチルベンゾエー
ト。

【００５４】次に、本発明の液晶表示素子について添付
する図面を参照して説明する。図１は、本発明の液晶表
示素子の一実施例の主要部を模式的に示す断面図であ
る。図１に於いて、液晶表示素子１は、基板２の上に透
明電極３が設けられ、その上に絶縁層４が設けられ、更
にその上に配向膜５が設けられ、一方基板６の上に透明
電極７が設けられ、その上に絶縁層８が設けられ、更に
その上に配向膜９が設けられ、基板２と基板６とが配向
膜５及び配向膜９とが対面しそれらの間に空隙が形成さ
れるように配設され、この空隙内に本発明の強誘電性液
晶組成物（以下、単に液晶と言うことがある）１０が封
入されて構成されている。

【００５５】液晶表示素子１は、配向膜５及び９が特定
のティルト角を有し、絶縁層４及び８が特定の比誘電率
を有し、液晶１０が本発明の強誘電性液晶組成物である
ことの他は従来公知の液晶表示素子と同様である。

【００５６】即ち、基板２及び基板６としては、ガラス
基板、透明な耐熱性樹脂基板等を使用することができ、
透明電極３及び７としては、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ₂ 膜、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃ 膜等を使用することができる。

【００５７】また、絶縁層４及び８としては、５以上、
好ましくは８以上の比誘電率を有するものであれば特に
限定されないが、例えばＴａ₂ Ｏ₅ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｈｆ
Ｏ₂、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 等か
ら形成された、３０〜３００ｎｍの膜厚を有するものが
好ましい。このような絶縁層は、従来公知の成膜法、例
えば、抵抗加熱による真空蒸着法、エレクトロンビーム
（ＥＢ）加熱による真空蒸着法、スパッタリング法、イ
オンプレーティング法等により形成することができる。
絶縁層４及び８は何れか一方のみ設けてもよい。

【００５８】また、配向膜５及び９としては、使用する
本発明の強誘電性液晶組成物のＳ_A相でのプレティルト
角（液晶表示素子用セルをアンチパラレルに組み、液晶
を注入した後、Ｓ_A 相を示す温度でクリスタルローテー
ション法により求めた値）が５度以上、好ましくは８度
以上である配向膜であれば特に限定されず、ラビング処
理したポリイミド膜、ＳｉＯ₂ 斜め蒸着膜等を使用する
ことができる。このような配向膜はそれ自体公知の方法
により形成することができる。

【００５９】例えば、上記のような性質を有するポリイ
ミド配向膜は、下記のようなジアミン（ａ）とテトラカ
ルボン酸二無水物（ｂ）とから得られるポリアミック酸
を、溶剤に溶解して配向膜形成用塗布液を調製し、この
塗布液を絶縁層４又は８の上に塗布し、乾燥し、加熱処
理し、次いでラビング処理することにより形成すること
ができる。

【００６０】

【化１３】

【００６１】

【化１４】

【００６２】ポリイミド配向膜の膜厚は一般に５〜２０
０ｎｍ、特に１０〜５０ｎｍであることが好ましく、Ｓ
ｉＯ₂ 斜め蒸着配向膜の膜厚は一般に５〜１００ｎｍ、
特に５〜５０ｎｍであることが好ましい。

【００６３】液晶表示素子１の液晶を封入する空隙の厚
さ（セル・ギャップ）は、一般に１〜６μｍ、好ましく
は１〜２μｍであり、このような薄いセル・ギャップの
液晶表示素子に於いても、本発明の強誘電性液晶組成物
を用いた液晶表示素子は極めて優れた高速応答性を示
す。

【００６４】本発明の液晶表示素子は、セグメント型表
示方式のものであっても、マトリクス型表示方式のもの
であってもよく、また黒白又はカラーの何れであっても
よく、必要に応じて更にカラーフィルタ、ブラックマス
ク、保護層、ヒーター等が設けられていてもよい。

【００６５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。し
かしながら、本発明は以下の実施例によって制限を受け
るものでない。

【００６６】［実施例１］表１に示す化合物及びそれら
の組成割合の強誘電性液晶組成物を調製した。

【００６７】

【表１】

【００６８】上記強誘電性液晶組成物を二枚のガラス板
にはさみ、偏光顕微鏡による相の組織模様の観察を行っ
た結果、相転移温度を下記の通り確認した。

【００６９】次に、この液晶組成物を、配向膜としてポ
リイミドを塗布しその表面をラビングすることにより平
行配向処理を施した、透明ガラス電極を備えた厚さ２μ
ｍのセルに注入して徐冷し、配向させて液晶素子とし、
これを２枚の直交した偏光板にはさみ、±１０Ｖ、５０
Ｈｚの矩形波を印加した際に、その透過光強度が０％か
ら９０％に変化するのに要する時間（応答時間τ）を測
定した。その結果、３５℃におけるτは７３μｓｅｃで
あった。

【００７０】また、矩形波印加時の分極反転電流の半値
幅から求めた、３５℃におけるこの液晶の回転粘度係数
（η）は１３６ｍＰａｓｅｃであった。また三角波印加
時の分極反転電流のピークの面積から求めた自発分極Ｐ
ｓは、９．１ｎＣｃｍ^-2であった。

【００７１】また、１００Ｖの直流電流をかけその極性
を反転させたときの消光位の移動角（２θ）を調べるこ
とにより求めたチルト角θは、３５℃で１８°であっ
た。

【００７２】更に、直流で１０Ｖの電圧を印加後、電圧
を０にして、印加時の配向状態が維持されているかどう
か観察した。電圧０の時も印加時と同じ光学強度が得ら
れ、配向状態に変化がないことが確認された。従って、
本発明の組成物は双安定性（メモリー性）に優れたもの
であることが分かった。

【００７３】上記本発明の強誘電性液晶組成物は、応答
速度が高く、回転粘度係数が低く且つ双安定性に優れて
いる。また上記相転移温度のＮ^* →Ｓ_A が示すように、
Ｓ_A、Ｎ^* の両方の相を有し、且つ偏光顕微鏡でＳ_A 相
を観察すると均一な二次元の相が確認されたことから、
配向性にも優れていることが分かった。

【００７４】［実施例２］表２に示す化合物及びそれら
の組成割合の強誘電性液晶組成物を調製した。

【００７５】

【表２】

【００７６】上記の強誘電性液晶組成物について、実施
例１におけると同様にして相転移温度、３５℃における
応答時間、回転粘度係数、自発分極、チルト角を測定し
た結果、次のような値を得た。 τ＝１１８μｓ、 η＝７９ｍＰａｓ、Ｐｓ＝５．３ｎＣｃｍ^-2、 θ＝２２．６°

【００７７】［実施例３］ガラス基板（厚さ：１．１ｍ
ｍ）の上にＩＴＯの透明電極（膜厚：１５０ｎｍ）を形
成し、透明電極の上にＴａ₂ Ｏ₅ からなる絶縁層（膜
厚：１００ｎｍ）をエレクトロンビーム真空蒸着法によ
り形成した。この絶縁層の比誘電率は、銅板上に上記と
同じ条件でＴａ₂ Ｏ₅ 層を形成し、この層の上に他の銅
板を置いて構成した試験体について、ＬＣＲメーター
（横河・ヒューレット・パッカード株式会社製）により
測定したところ、２２であった。

【００７８】この絶縁層の上に、等モル量の前記ジアミ
ン（ａ−１）とテトラカルボン酸二無水物（ｂ−１）と
から脱水縮合により得られたポリアミック酸の１０重量
％Ｎ−メチルピロリドン溶液２０重量部と、塗布液用希
釈剤（Ｎ−メチルピロリドン２０重量％、エチレングリ
コールモノブチルエーテル４０重量％及びジエチレング
リコールモノエチルエーテル４０重量％の混合物）８０
重量部とを混合して得られた配向膜用塗布液をスピナー
を用いて塗布し、塗膜を２９５℃で１時間乾燥してポリ
イミド配向膜を形成した。ポリイミド配向膜の表面をナ
イロン起毛布でラビング処理した。

【００７９】上記のようにして得られた、透明電極、絶
縁層及び配向膜を有する基板の二枚を、配向膜のラビン
グ処理面をラビング方向が反平行になるように内側に向
かい合わせて、３μｍのスペーサを混入した接着剤を用
いて貼合せ、セル・ギャップが３μｍのプレティルト角
測定用セルを作製した。

【００８０】このプレティルト角測定用セルに、実施例
１で調製した強誘電性液晶組成物を注入し、６０℃でＳ
_A 相に於けるプレティルト角を、日本光学株式会社製の
偏光顕微鏡を用いてクリスタルローテーション法により
測定したところ、上記プレティルト角は２２°であっ
た。

【００８１】前記のようにして得られた、透明電極、絶
縁層及び配向膜を有する基板の二枚を、配向膜のラビン
グ処理面をラビング方向が平行になるように内側に向か
い合わせて、２μｍのスペーサを混入した接着剤を用い
て貼合せ、セル・ギャップが１．９μｍの液晶表示素子
用セルを作製した。

【００８２】上記液晶表示素子用セルに、実施例１で調
製した強誘電性液晶組成物を注入し、４５℃に保持し
て、図２に示す波形（但し、Ｖ_S ＝±４２Ｖ、τ_S ＝１
２μｓｅｃ）の電場を印加して、偏光顕微鏡を用いてス
イッチング状態を観察したところ、コントラスト比の高
い明瞭なスイッチング動作が認められた。

【００８３】［実施例４］実施例３に於けると同様にし
て、ガラス基板の上にＩＴＯの透明電極およびＴａ₂ Ｏ
₅ からなる絶縁層を形成し、絶縁層の上に、ポリイミド
配向膜の代わりに、斜め蒸着法により蒸着角８３°でＳ
ｉＯ₂ 配向膜（膜厚：２５ｎｍ）を形成した。

【００８４】上記のようにして得られた、透明電極、絶
縁層及び配向膜を有する基板の二枚を、ＳｉＯ₂ の蒸着
方向が反平行になるように配向膜を内側に向かい合わせ
て、３μｍのスペーサを混入した接着剤を用いて貼合
せ、セル・ギャップが３μｍのプレティルト角測定用セ
ルを作製した。

【００８５】このプレティルト角測定用セルに、実施例
１で調製した強誘電性液晶組成物を注入し、６０℃でＳ
_A 相に於けるプレティルト角を、日本光学株式会社製の
偏光顕微鏡を用いてクリスタルローテーション法により
測定したところ、上記プレティルト角は９°であった。

【００８６】前記のようにして得られた、透明電極、絶
縁層及び配向膜を有する基板の二枚を、配向膜をＳｉＯ
₂ の蒸着方向が平行になるように内側に向かい合わせ
て、２μｍのスペーサを混入した接着剤を用いて貼合
せ、セル・ギャップが１．９μｍの液晶表示素子用セル
を作製した。

【００８７】上記液晶表示素子用セルに、実施例１で調
製した強誘電性液晶組成物を注入し、４５℃に保持し
て、図２に示す波形（但し、Ｖ_S ＝±４２Ｖ、τ_S ＝１
５μｓｅｃ）の電場を印加して、偏光顕微鏡を用いてス
イッチング状態を観察したところ、コントラスト比の高
い明瞭なスイッチング動作が認められた。

【００８８】

【発明の効果】本発明の強誘電性液晶組成物は、特にセ
ル厚さの薄い液晶表示素子に於いても高速応答が可能で
あり配向性が優れているという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施例の主要部を模
式的に示す断面図である。

【図２】実施例３に於いて、スイッチング状態を観察す
るために液晶表示素子に印加した波形を示す。

【符号の説明】

１液晶表示素子２基板３透明電極４絶縁層５配向膜６基板７透明電極８絶縁層９配向膜１０強誘電性液晶組成物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石塚孝宏静岡県富士宮市大中里200番地富士写真フイルム株式会社内 (72)発明者濁川和則静岡県富士宮市大中里200番地富士写真フイルム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キラル化合物及び非キラル化合物を含む
強誘電性液晶組成物であって、該キラル化合物が一般式
（Ｉ）：【化１】［但し、Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ独立に、ハロゲン原
子又はシアノ基で置換されていてもよい１，４−フェニ
レン基、１，４−シクロヘキシレン基、２，５−ピリジ
ニレン基又は２，５−ピリミジニレン基を表わし、Ｒ¹
は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数２〜１
５の直鎖又は分岐のアルキル基又はアルコキシ基を表し
（但し、隣接しないメチレン基の一つ以上が、酸素原子
で置換されていてもよい）、Ｒ² は、ハロゲン原子で置
換されていてもよい炭素数１〜８のアルキル基を表し、
ｍは４〜１１の整数を表し、＊は不斉炭素原子を表し、
そして式中に２，５−ピリジニレン基及び２，５−ピリ
ミジニレン基がそれぞれ一個含有される］で表されるキ
ラル化合物を含有し、そして該非キラル化合物が一般式
（II）：【化２】［但し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は、それぞれ独立に、ハロゲン原
子で置換されていてもよい炭素数１〜１６の直鎖又は分
岐のアルキル基を表す］で表される非キラル化合物を含
有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
【請求項２】少なくとも透明電極及び配向膜がこの順
で設けられた基板二枚を、配向膜同士が対面するように
配設し、配向膜の間の空隙に液晶を封入してなる液晶表
示素子に於いて、該液晶が請求項１に記載の強誘電性液
晶組成物であり、該配向膜の、該強誘電性液晶組成物の
Ｓ_A 相でのプレティルト角が５度以上であり、少なくと
も一方の該基板の透明電極と配向膜との間に、比誘電率
が５以上である絶縁層が設けられていることを特徴とす
る液晶表示素子。