JPH05345892A - 強誘電性液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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、 （Ｒ^１はＣ_４Ｈ_９等、Ａは２，５−ピリミジン−イル
等、Ｒ^２はＣ_６Ｈ¹³等）を５〜３０重量％、 を５〜５０重量％、 ５〜４０重量％、 （Ｒ^３〜Ｒ^８はヘプチル等）を２〜１５重量％、 （Ｒ^９、Ｒ¹⁰はＣ_８Ｈ¹⁷等、Ｂは１，４−フェニレン
等、Ｃは２，５−ピリジン−イル等）を２０〜７０重量
％含有する強誘電性液晶組成物。

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、及びこれを用いた駆動マージンの広い液晶表示
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６】

【００１２】［但し、Ａは、２，５−ピリミジニレン基
又は２，５−ピリ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３〜１５の直鎖又
は分岐のアルキル基（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）を表し、
Ｒ² は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数３
〜７のアルキル基を表し、＊は不斉炭素原子を表す］で
表されるキラル化合物を５〜３０重量％、一般式（II−
１）：

【００１３】

【化７】

【００１４】［但し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は、それぞれ独立
に、炭素数５〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化
合物を５〜５０重量％、一般式（II−２）：

【００１５】

【化８】

【００１６】［但し、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、それぞれ独立
に、炭素数５〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化
合物を５〜４０重量％、一般式（II−３）：

【００１７】

【化９】

【００１８】［但し、Ｒ⁷ 及びＲ⁸ は、それぞれ独立
に、炭素数５〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化
合物を２〜１５重量％、及び、一般式（II−４）：

【００１９】

【化１０】

【００２０】［但し、Ｂは１，４−シクロヘキシレン
基、１，４−フェニレン基又は２，５−ピリジニレン基
を表し、Ｃは１，４−フェニレン基又は２，５−ピリジ
ニレン基を表し、Ｒ⁹ は炭素数２〜１２の直鎖又は分岐
のアルキル基（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）を表し、Ｒ¹⁰は
炭素数３〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化合物を
２０〜７０重量％含有することを特徴とする強誘電性液
晶組成物である。

【００２１】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。

【００２２】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は
２，５−ピリミジニレン基又は２，５−ピリジニレン基
を表わし、特にこれらの基の２−位でフェニル基に結合
していることが好ましい。

【００２３】Ｒ¹ は、ハロゲン原子で置換されていても
よい炭素数３〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基を表
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３〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基である。ま
た、Ｒ¹ で表されるアルキル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、７−メチルオクチ
ル、８−メチルノニル等を挙げることができる。

【００２４】Ｒ² は、ハロゲン原子で置換されていても
よい炭素数３〜７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３〜７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、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、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル等である。

【００２５】上記一般式（Ｉ）で表されるキラル化合物
は、公知の方法により合成することができる。

【００２６】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。

【００２７】

【化１１】

【００２８】

【化１２】

【００２９】

【化１３】

【００３０】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、５〜３０重
量％であり、特に１０〜２５重量％であることが好まし
い。

【００３１】次に、一般式（II−１）で表される非キラ
ル化合物について説明する。一般式（II−１）に於い
て、Ｒ³ 及びＲ⁴ は、それぞれ独立に、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−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（II）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。

【００３２】一般式（II−１）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。

【００３３】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、

【００３４】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、

【００３５】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、

【００３６】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（II−１）で表される非キラル化合物の含有量は、５〜
５０重量％であり、特に２０〜４０重量％であることが
好ましい。

【００３７】次に、一般式（II−２）で表される非キラ
ル化合物について説明する。一般式（II−２）に於い
て、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、それぞれ独立に、炭素数５〜１５
の直鎖又は分岐のアルキル基である。Ｒ⁵ 又はＲ⁶ で表
される基として好ましい例としては、Ｒ³ で表される基
の好ましい例として挙げた前記のような基を挙げること
ができる。一般式（II−２）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.Uni
v. 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。

【００３８】一般式（II−２）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。

【００３９】５−ヘプチル−２−（４−ヘプチルオキシ
フェニル）ピリミジン、５−ヘプチル−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−ヘプチ
ル−２−（４−デシルオキシフェニル）ピリミジン、５
−ヘプチル−２−［４−（８−メチルノニルオキシ）フ
ェニル］ピリミジン、５−ヘプチル−２−［４−（９−
メチルデシルオキシ）フェニル］ピリミジン、５−オク
チル−２−（４−ヘプチルオキシフェニル）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−オクチル−２−（４−ノニルオキ
シフェニル）ピリミジン、５−オクチル−２−（４−デ
シルオキシフェニル）ピリミジン、５−オクチル−２−
［４−（８−メチルノニルオキシ）フェニル］ピリミジ
ン、５−オクチル−２−［４−（９−メチルデシルオキ
シ）フェニル］ピリミジン、

【００４０】５−ノニル−２−（４−ヘプチルオキシフ
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−ノニル−２−（４−
ノニルオキシフェニル）ピリミジン、５−ノニル−２−
（４−デシルオキシフェニル）ピリミジン、５−ノニル
−２−［４−（８−メチルノニルオキシ）フェニル］ピ
リミジン、５−ノニル−２−［４−（９−メチルデシル
オキシ）フェニル］ピリミジン、５−デシル−２−（４
−ヘプチルオキシフェニル）ピリミジン、５−デシル−
２−（４−オクチルオキシフェニル）ピリミジン、５−
デシル−２−（４−ノニルオキシフェニル）ピリミジ
ン、５−デシル−２−（４−デシルオキシフェニル）ピ
リミジン、５−デシル−２−［４−（８−メチルノニル
オキシ）フェニル］ピリミジン、５−デシル−２−［４
−（９−メチルデシルオキシ）フェニル］ピリミジン、

【００４１】５−ウンデシル−２−（４−オクチルオキ
シフェニル）ピリミジン、５−ウンデシル−２−（４−
ノニルオキシフェニル）ピリミジン、５−ウンデシル−
２−（４−デシルオキシフェニル）ピリミジン、５−ウ
ンデシル−２−［４−（８−メチルノニルオキシ）フェ
ニル］ピリミジン、５−ウンデシル−２−［４−（９−
メチルデシルオキシ）フェニル］ピリミジン、５−ドデ
シル−２−（４−オクチルオキシフェニル）ピリミジ
ン、５−ドデシル−２−（４−ノニルオキシフェニル）
ピリミジン、５−ドデシル−２−［４−（８−メチルノ
ニルオキシ）フェニル］ピリミジン、５−ドデシル−２
−［４−（９−メチルデシルオキシ）フェニル］ピリミ
ジン、

【００４２】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（II−２）で表される非キラル化合物の含有量は、５〜
４０重量％であり、特に１０〜３５重量％であることが
好ましい。

【００４３】次に、一般式（II−３）で表される非キラ
ル化合物について説明する。一般式（II−３）に於い
て、Ｒ⁷ 及びＲ⁸ は、それぞれ独立に、炭素数５〜１５
の直鎖又は分岐のアルキル基である。Ｒ⁷ 又はＲ⁸ で表
される基として好ましい例としては、Ｒ³ で表される基
の好ましい例として挙げた前記のような基を挙げること
ができる。一般式（II−３）で表される非キラル化合物
は、公知の合成方法（例えば、米国特許第4,906,400 号
明細書参照）を参考にして合成することができる。

【００４４】一般式（II−３）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。

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

【００４６】５−ノニルオキシ−２−（４−ヘプチルフ
ェニル）ピリミジン、５−ノニルオキシ−２−（４−オ
クチルフェニル）ピリミジン、５−ノニルオキシ−２−
（４−ノニルフェニル）ピリミジン、５−ノニルオキシ
−２−（４−デシルフェニル）ピリミジン、５−ノニル
オキシ−２−［４−（８−メチルノニル）フェニル］ピ
リミジン、５−ノニルオキシ−２−［４−（９−メチル
デシル）フェニル］ピリミジン、５−デシルオキシ−２
−（４−ヘプチルフェニル）ピリミジン、５−デシルオ
キシ−２−（４−オクチルフェニル）ピリミジン、５−
デシルオキシ−２−（４−ノニルフェニル）ピリミジ
ン、５−デシルオキシ−２−（４−デシルフェニル）ピ
リミジン、５−デシルオキシ−２−［４−（８−メチル
ノニル）フェニル］ピリミジン、５−デシルオキシ−２
−［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリミジン、

【００４７】５−ウンデシルオキシ−２−（４−オクチ
ルフェニル）ピリミジン、５−ウンデシルオキシ−２−
（４−ノニルフェニル）ピリミジン、５−ウンデシルオ
キシ−２−（４−デシルフェニル）ピリミジン、５−ウ
ンデシルオキシ−２−［４−（８−メチルノニル）フェ
ニル］ピリミジン、５−ウンデシルオキシ−２−［４−
（９−メチルデシル）フェニル］ピリミジン、５−ドデ
シルオキシ−２−（４−オクチルフェニル）ピリミジ
ン、５−ドデシルオキシ−２−（４−ノニルフェニル）
ピリミジン、５−ドデシルオキシ−２−［４−（８−メ
チルノニル）フェニル］ピリミジン、５−ドデシルオキ
シ−２−［４−（９−メチルデシル）フェニル］ピリミ
ジン、

【００４８】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（II−３）で表される非キラル化合物の含有量は、２〜
１５重量％であり、特に５〜１５重量％であることが好
ましい。

【００４９】次に、一般式（II−４）で表される非キラ
ル化合物について説明する。一般式（II−４）に於い
て、Ｂは１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フェニ
レン基又は２，５−ピリジニレン基を表し、Ｃは１，４
−フェニレン基又は２，５−ピリジニレン基を表す。Ｃ
が２，５−ピリジニレン基を表す場合、その２−位でＢ
で表される基に結合しているものが好ましい。Ｒ⁹ は炭
素数２〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、Ｒ¹⁰
は炭素数３〜１５の直鎖又は分岐のアルキル基を表す。
更にＲ⁹ 又はＲ¹⁰で表される基は、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。

【００５０】Ｒ⁹ で表される基として好ましい例として
は、ｎ−プロピル基、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。
Ｒ¹⁰で表される基として好ましい例としては、Ｒ³ で表
される基の好ましい例として挙げた前記のような基を挙
げることができる。一般式（II−４）で表される非キラ
ル化合物は、公知の合成方法（例えば、特公昭６２−５
４３４号公報参照）を参考にして合成することができ
る。

【００５１】一般式（II−４）で表される化合物の具体
例としては、例えば、下記式に示すような化合物を挙げ
ることができる。

【００５２】

【化１４】

【００５３】

【化１５】

【００５４】

【化１６】

【００５５】

【化１７】

【００５６】

【化１８】

【００５７】

【化１９】

【００５８】一般式（II−４）の化合物の一例は、下式
に示すように、例えば２−置換−５−シアノピリジンか
ら導かれるアミジン塩酸塩と、対応するアクロレインと
を反応させることにより、目的とする（II−４）の化合
物を製造できる。なお、アクロレインの代わりに対応す
る置換マロン酸ジエステルとを反応させて２−ピリジニ
ル−−５−置換−４，６−ジヒドロキシピリミジン誘導
体を経由する方法でも（II−４）の化合物を製造でき
る。

【００５９】

【化２０】

【００６０】なお、上記の２−置換−５−シアノピリジ
ンの合成法については特開昭６１−２４６１６７号公報
等に詳しく記載されており、またピリミジン環の閉環方
法についは特開昭６０−５４３２７１号公報、特開昭６
３−３０１８７２号公報等に詳しく記載されている。

【００６１】本発明の強誘電性液晶組成物中の一般式
（II−４）で表される非キラル化合物の含有量は、２０
〜７０重量％、特に３０〜５０重量％であることが好ま
しい。

【００６２】本発明の強誘電性液晶組成物は、非キラル
化合物として前記一般式（II−１）、（II−２）、（II
−３）又は（II−４）で表される化合物をそれぞれ特定
の範囲内の含有量で含有しているので、相転移型がＩＮ
ＡＣ型であり、その配向性が改善されている。

【００６３】本発明の強誘電性液晶組成物中には、上記
キラル化合物（Ｉ）以外の他のキラル化合物が含有され
ていてもよい。キラル化合物（Ｉ）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−（（２
Ｓ）−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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】

【化２１】

【００７２】

【化２２】

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】

【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。

【００７７】［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。

【００７８】

【表１】

【００７９】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。

【００８０】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４５μｓｅｃで
あった。

【００８１】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１４１ｍＰａｓｅｃ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、１４．１ｎＣｃｍ^-2であった。

【００８２】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１６．８°であ
った。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】［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。

【００８６】

【表２】

【００８７】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＝５６μｓ、 η＝１４６ｍＰａｓ、 Ｐｓ＝１３．４ｎＣｃｍ^-2、 θ＝１８．６°

【００８８】［実施例３］表３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。

【００８９】

【表３】

【００９０】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＝７０μｓ、 η＝１７８ｍＰａｓ、 Ｐｓ＝１３．７ｎＣｃｍ^-2、 θ＝１８．６°

【００９１】［実施例４］表４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。

【００９２】

【表４】

【００９３】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＝６９μｓ、 η＝９７ｍＰａｓ、 Ｐｓ＝１１．２ｎＣｃｍ^-2、 θ＝２１．５°

【００９４】［実施例５］表５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。

【００９５】

【表５】

【００９６】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＝７８μｓ、 η＝１１５ｍＰａｓ、 Ｐｓ＝１６．７ｎＣｃｍ^-2、 θ＝２７．３°

【００９７】［実施例６］表６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。

【００９８】

【表６】

【００９９】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＝５３μｓ、 η＝１７３ｍＰａｓ、 Ｐｓ＝１２．９ｎＣｃｍ^-2、 θ＝１５．９°

【０１００】［実施例７］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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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、７０℃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。

【０１０４】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。

【０１０５】上記液晶表示素子用セルに、実施例１〜６
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で、パル
ス幅τ_S を変化させた）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。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るパルス幅の
範囲を表７に示す。

【０１０６】［実施例８］実施例７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。

【０１０７】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。

【０１０８】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、７０℃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。

【０１０９】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。

【０１１０】上記液晶表示素子用セルに、実施例１〜６
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で、パル
ス幅τ_S を変化させた）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。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るパルス幅の
範囲を表７に示す。

【０１１１】

【表７】 表７ ───────────────────────────────── パルス幅（μｓｅｃ） 強誘電性液晶組成物 ────────────────────── 実施例７ 実施例８ ────────────────────────────────── 実施例１の液晶組成物 ８．７〜１１．０ ７．６〜 ９．４ 実施例２の液晶組成物 ９．４〜１３．４ １１．２〜１８．４ 実施例３の液晶組成物 ９．２〜１３．０ ９．８〜１２．２ 実施例４の液晶組成物 １１．８〜１７．４ １０．２〜１５．０ 実施例５の液晶組成物 ２３ 〜３６ １９．２〜３３．４ 実施例６の液晶組成物 ８．０〜１１．８ ７．２〜１０．６ ──────────────────────────────────

【０１１２】

【発明の効果】本発明の強誘電性液晶組成物は、駆動可
能な温度範囲が広く、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。また、本発明の強誘電性液晶組成
物を用いた液晶表示素子は駆動マージンが広いという顕
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７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 野崎 千代志 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、一般式（Ｉ）： 【化１】 ［但し、Ａは、２，５−ピリミジニレン基又は２，５−
   ピリ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３〜１５の直鎖又は分岐のアル
   キル基（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）を表し、Ｒ² は、ハロ
   ゲン原子で置換されていてもよい炭素数３〜７のアルキ
   ル基を表し、＊は不斉炭素原子を表す］で表されるキラ
   ル化合物を５〜３０重量％、一般式（II−１）： 【化２】 ［但し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は、それぞれ独立に、炭素数５〜
   １５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化合物を５〜５０重
   量％、一般式（II−２）： 【化３】 ［但し、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、それぞれ独立に、炭素数５〜
   １５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化合物を５〜４０重
   量％、一般式（II−３）： 【化４】 ［但し、Ｒ⁷ 及びＲ⁸ は、それぞれ独立に、炭素数５〜
   １５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化合物を２〜１５重
   量％、及び、一般式（II−４）： 【化５】 ［但し、Ｂは１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フ
   ェニレン基又は２，５−ピリジニレン基を表し、Ｃは
   １，４−フェニレン基又は２，５−ピリジニレン基を表
   し、Ｒ⁹ は炭素数２〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基
   （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）を表し、Ｒ¹⁰は炭素数３〜１
   ５の直鎖又は分岐のアルキル基（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）を表す］、で表される非キラル化合物を２０〜７０
   重量％含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
2. 【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。