JPH0882778A

JPH0882778A - 反強誘電性液晶組成物

Info

Publication number: JPH0882778A
Application number: JP24332094A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Okabe; 伸宏岡部; Shigeji Hashimoto; 茂治橋本; Tadaaki Isozaki; 忠昭磯崎; Takashi Hagiwara; 隆萩原; Giichi Suzuki; 義一鈴木; Ichiro Kawamura; 一朗河村
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ディスプレイに充分使用できる広い作動温度
範囲と高速応答性に優れた新規な反強誘電性液晶組成物
の提供。【構成】少なくとも２種の反強誘電性液晶化合物
（ａ）を含有するか、少なくとも１種の反強誘電性液晶
化合物（ａ）と少なくとも１種の強誘電性液晶化合物
（ｂ）とを含有するか、あるいはこれらにさらに液晶特
性改善剤（ｃ）を添加した反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、反強誘電性液晶組成物
に関する。

【０００２】

【従来技術】液晶表示素子は、１）低電圧作動性、２）
低消費電力性、３）薄形表示、４）受光型などの優れた
特徴を有するため、現在まで、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、
ゲスト−ホスト（Ｇｅｓｔ−Ｈｏｓｔ）方式などが開発
され実用化されている。しかし、現在広く利用されてい
るネマチック液晶を用いたものは、応答速度が数ｍｓｅ
ｃ〜数十ｍｓｅｃと遅い欠点があり、応用上種々の制約
を受けている。これらの問題を解決するため、ＳＴＮ方
式や薄層トランジスタ方式などを用いたアクティブマト
リックス方式などが開発されたが、ＳＴＮ型表示素子
は、表示コントラストや視野角などの表示品位は優れた
ものとなったが、セルギャップやチルト角の制御に高い
精度を必要とすることや応答がやや遅いことなどが問題
となっている。薄膜トランジスタ方式は構造が複雑で製
造時の歩留りが低く、結果的に高価につく。このため、
応答性のすぐれた新しい液晶表示方式の開発が要望され
ており、光学応答時間がμｓｅｃオーダーと極めて短か
い超高速デバイスが可能になる強誘電性液晶の開発が試
みられていた。強誘電性液晶は、１９７５年、Ｍｅｙｏ
ｒ等によりＤＯＢＡＭＢＣ（ｐ−デシルオキシベンジリ
デン−ｐ−アミノ−２−メチルブチルシンナメート）が
初めて合成された（ＬｅＪｏｕｒｎａｌｄｅＰｈ
ｙｓｉｑｕｅ，３６巻１９７５，Ｌ−６９）。さらに、
１９８０年、ＣｌａｒｋとＬａｇａｗａｌｌによりＤＯ
ＢＡＭＢＣのサブマイクロ秒の高速応答、メモリー特性
など表示デバイス上の特性が報告されて以来、強誘電性
液晶が大きな注目を集めるようになった〔Ｎ．Ａ．Ｃｌ
ａｒｋ，ｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
３６．８９９（１９８０）〕。しかし、彼らの方式に
は、実用化に向けて多くの技術的課題があり、特に室温
でディスプレーに要求される実用特性を満足する強誘電
性液晶はほとんど無く、表示ディスプレーに不可欠な液
晶分子の配列制御に有効かつ実用的な方法も確立されて
いなかった。この報告以来、液晶材料／デバイス両面か
らの様々な試みがなされ、ツイスト二状態間のスイッチ
ングを利用した表示デバイスが試作され、それを用いた
高速電気光学装置も例えば特開昭５６−１０７２１６号
などで提案されているが、高いコントラストや適正なし
きい値特性は得られていない。このような視点から他の
スイッチング方式についても探索され、過渡的な散乱方
式が提案された。その後、１９８８年に本発明者らによ
る三安定状態を有する液晶の三状態スイッチング方式が
報告された〔Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ，Ｔ．Ｈａ
ｇｉｗａｒａ，Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉｅｔａｌ．，Ｊａｐ
ａｎ．Ｊ．ｏｆＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２７，（５），
Ｌ７２９−Ｌ７３２（１９８８）〕。前記「三安定状態
を有する」とは、第一の電極基板と所定の間隙を隔てて
配置されている第二の電極基板との間に反強誘電性液晶
が挟まれてなる液晶電気光学装置において、前記第一及
び第二の電極基板に電界形成用の電圧が印加されるよう
構成されており、図１Ａで示される三角波として電圧を
印加したとき、前記反強誘電性液晶が、無電界時に分子
配向が第一の安定状態〔図３（ａ）〕になり、液晶電気
光学装置の透過率が第一の安定状態（図１Ｄの）を示
し、かつ、電界印加時に一方の電界方向に対し分子配向
が前記第一の安定状態とは異なる第二の安定状態〔図３
（ｂ）〕になり液晶電気光学装置の透過率が第２の安定
状態（図１Ｄの）を示し、さらに他方の電界方向に対
し前記第一及び第二の安定状態とは異なる第三の分子配
向安定状態〔図３（ｃ）〕になり液晶電気光学装置の透
過率が第三の安定状態（図１Ｄの）を示すことを意味
する。なお、この三安定状態を利用する液晶電気光学装
置については、本出願人は特願昭６３−７０２１２号と
して出願し、特開平２−１５３３２２号として公開され
ている。三安定状態を示す反強誘電性液晶の特徴をさ
らに詳しく説明する。クラーク／ラガウェル（Ｃｌａｒ
ｋ−Ｌａｇａｗａｌｌ）により提案された表面安定化強
誘電性液晶素子では、Ｓ＊C相において強誘電性液晶分
子が図２（ａ）および（ｂ）のように一方向に均一配向
した２つの安定状態を持ち、印加電界の方向により、ど
ちらか一方の状態に安定化され、電界を切ってもその状
態が保持される。しかしながら実際には、強誘電性液晶
分子の配向状態は、液晶分子のダイレクターが捩れたツ
イスト二状態を示したり、層がくの字に折れ曲ったシエ
ブロン構造を示す。シエブロン層構造では、スイッチン
グ角が小さくなり低コントラストの原因になるなど、実
用化へ向けて大きな障害になっている。一方、“反”強
誘電性液晶は三安定状態を示すＳｍＣ＊A相では、上記
液晶電気光学装置において、無電界時には、図３（ａ）
に示すごとく隣り合う層毎に分子は逆方向に傾き反平行
に配列し、液晶分子の双極子はお互に打ち消し合ってい
る。したがって、液晶層全体として自発分極は打ち消さ
れている。この分子配列を示す液晶相は、図１Ｄのに
対応している。さらに、（＋）又は（−）のしきい値よ
り充分大きい電圧を印加すると、図３（ｂ）および
（ｃ）に示すごとく液晶分子が同一方向に傾き、平行に
配列する。この状態では、分子の双極子も同一方向に揃
うため自発分極が発生し、強誘電相となる。“反”強誘
電性液晶のＳｍＣ＊A相においては、無電界時の“反”
強誘電相と印加電界の極性による２つの強誘電相が安定
になり、“反”強誘電相と２つの強誘電相間を直流的し
きい値をもって三安定状態間をマイクロセカンドオーダ
ーの高速スイッチングを行うものである。すなわち、印
加電界の極性と大きさにより液晶の分子配列が変化し
て、液晶の光学軸を三状態に変化させることができ、こ
のような液晶の三状態を一対の偏光板にはさみ込むこと
により電気光学的表示装置として用いることができる。
交流三角波の印加電圧に対して光透過率をプロットする
と図４のようなダブル・ヒステリシスを示す。このダブ
ル・ヒステリシスに、図４の（Ａ）に示すようにバイア
ス電圧を印加して、さらにパルス電圧を重畳することに
よりメモリー効果を実現できる特徴を有する。そして、
“反”強誘電性液晶では、プラス側とマイナス側の両方
のヒステリシスを交互に使い画像表示を行なうことがで
きるため、自発分極に基づく内部電界の蓄積による画像
の残像現象を防止することができる。さらに、電界印加
により強誘電相は層がストレッチされ、ブックシエルフ
構造となる。一方、第一安定状態の“反”強誘電相では
類似ブックシエルフ構造となる。この電界印加による層
構造スイッチングが液晶層に動的シエアーを与えるため
駆動中に配向欠陥が改善され、良好な分子配向が実現で
きる。以上のように、“反”強誘電性液晶は、１）高速
応答が可能で、２）高いコントラストと広い視野角およ
び３）良好な配向特性とメモリー効果が実現できる、非
常に有用な液晶化合物と言える。“反”強誘電性液晶の
三安定状態を示す液晶相については、１）Ａ．Ｄ．Ｌ．
Ｃｈａｎｄａｎｉｅｔａｌ.，ＪａｐａｎＪ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ.，２８，Ｌ−１２６５（１９８９）お
よび２）Ｈ．Ｏｒｉｈａｒａｅｔａｌ.，Ｊａｐａｎ
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ.，２９，Ｌ−３３３（１９
９０）に報告されており、“反”強誘電的性質にちなみ
Ｓ＊Ｃ A相（ＡｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＳ
ｍｅｃｔｉｃＣ＊相）と命名しているが本発明者ら
は、この液晶相が三安定状態間のスイッチングを行なう
ためＳ＊(3)相（本明細書ではＳｍＣ＊A相と表示）と定
義した。三安定状態を示す“反”強誘電相ＳｍＣ＊Aを
相系列に有する液晶化合物は、本発明者の出願した特開
平１−３１６３６７号、特開平１−３１６３７２号、特
開平１−３１６３３９号、特開平２−２８１２８号及び
市橋等の特開平１−２１３３９０号公報があり、また三
安定状態を利用した液晶電気光学装置としては本出願人
は特開平２−４０６２５号、特開平２−１５３３２２
号、特開平２−１７３７２４号において新しい提案を行
っている。前述した表示装置に用いられる反強誘電性液
晶に要求される材料特性は、主として１）動作温度範
囲、２）応答速度、３）ヒステリシス特性、４）表示コ
ントラスト等が挙げられる。現在、開発されている反強
誘電性ディスプレイでは、ＴＦＴディスプレイの表示性
能に比較して、高精細、高品位と言う点で表示品位が充
分ではなく、前記の重要な駆動特性の改善方法が強く求
められている。そして、これらの性能を満たすには単一
化合物の反強誘電性液晶化合物では非常に困難であるこ
とがわかってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ディ
スプレイに充分使用できる広い作動温度範囲と高速応答
性に優れた新規な反強誘電性液晶組成物を提供する点に
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の問題を鋭意検討し
た結果、反強誘電性液晶化合物（ａ）同士のブレンド、
反強誘電性液晶化合物（ａ）と強誘電性液晶化合物
（ｂ）のブレンド、さらには、これらのブレンド物にさ
らに非カイラル化合物や光学活性化合物よりなる液晶特
性改善剤（ｃ）を配合することにより、反強誘電性液晶
のＳｍＣ＊A相転移温度を拡張し、さらに応答速度、鍋
底率および駆動電圧等を改善することを見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００５】本発明の第一は、少なくとも２種の反強誘
電性液晶化合物（ａ）を含有することを特徴とする反強
誘電性液晶組成物に関する。

【０００６】本発明の第二は、少なくとも１種の反強誘
電性液晶化合物（ａ）と少なくとも１種の強誘電性液晶
化合物（ｂ）とを含有することを特徴とする反強誘電性
液晶組成物に関する。

【０００７】本発明の第三は、前記反強誘電性液晶組成
物にさらに液晶特性改善剤（ｃ）を添加した反強誘電性
液晶組成物に関する。

【０００８】前記反強誘電性液晶化合物（ａ）同士の混
合は、ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物同士、ＣＨ₃系反強
誘電性液晶化合物同士、ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物
とＣＨ₃系反強誘電性液晶化合物との混合などいろいろ
のタイプが存在する。この混合は２種以上２０種程度ま
で混合して使用する。

【０００９】また、１種以上の反強誘電性液晶化合物に
１種以上の強誘電性液晶化合物を混合する場合、反強誘
電性液晶化合物として、前記反強誘電性液晶化合物を用
い、これに強誘電性液晶化合物を混合して使用すること
ができる。

【００１０】さらには、前述の各種反強誘電性液晶組成
物に液晶特性改善剤をブレンドして使用することができ
る。その配合量は通常０．１〜４０ｗｔ％、好ましくは
１〜２０ｗｔ％である。

【００１１】本発明で使用する反強誘電性液晶化合物グ
ループおよび強誘電性液晶化合物グループの好ましい上
位概念化合物群および好ましい下位概念化合物群は請求
項で列挙したとおりである。

【００１２】本発明で使用する液晶特性改善剤について
は、以下に詳述する。なお、一般式〔VII〕および〔VII
I〕のＺは、とくにＣＨ₃またはＣＦ₃であることが好ま
しい。

【００１３】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔II
I〕に当る下記化合物の例を示す。

【化６９】

【化７０】

【００１４】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔IV〕
に当る下記化合物の例を示す。

【化７１】

【化７２】

【００１５】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔Ｖ〕
に当る下記化合物の例を示す。

【化７３】

【００１６】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔VI〕
に当る下記化合物の例を示す。

【化７４】Ｒ¹⁰ＣＯＯＲ¹¹ 〔VI〕（例）Ｃ₇Ｆ₁₅ＣＯＯＣ₁₀Ｈ₂₁ Ｃ₈Ｆ₁₇ＣＯＯＣ₁₀Ｈ₂₁ Ｃ₉Ｆ₁₉ＣＯＯＣ₁₀Ｈ₂₁ Ｃ₆Ｆ₁₃ＣＯＯＣ₇Ｆ₁₅ Ｃ₇Ｆ₁₅ＣＯＯＣ₈Ｆ₁₇ Ｃ₈Ｆ₁₇ＣＯＯＣ₁₁Ｆ₂₃ Ｃ₁₂Ｈ₂₅ＣＯＯＣ₈Ｈ₁₇

【００１７】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔VI
I〕に当る下記化合物の例を示す。

【化７５】

【００１８】前記液晶特性改善剤（ｃ）の一般式〔VII
I〕に当る下記化合物の例を示す。

【化７６】

【００１９】以下の実施例の一部は、光学活性部がＣＦ
₃系液晶化合物とＣＨ₃系液晶化合物の反強誘電性液晶組
成物を示すものである。ＣＦ₃系液晶化合物にＣＨ₃系液
晶化合物を混合することによって、応答速度、閾値電
圧、鍋底率を改善する。ＣＦ₃系液晶化合物とＣＨ₃系液
晶化合物の反強誘電性液晶組成物においては、ＣＨ₃系
液晶化合物を１〜８０ｗｔ％、より好ましくは１０〜５
０ｗｔ％、さらにより好ましくは２０〜４０ｗｔ％使用
する。また、ＣＦ₃系液晶化合物とＣＨ₃系液晶化合物の
反強誘電性液晶組成物中に光学活性側のアルキル鎖長が
奇数である液晶化合物（例えばＣ₅）を混合し、応答速
度を改善することができる。反強誘電性液晶組成物中に
光学活性側のアルキル鎖長が奇数である液晶化合物の配
合量は、１〜５０ｗｔ％、より好ましくは１０〜３０ｗ
ｔ％である。

【００２０】他の実施例では、反強誘電性液晶組成物に
シクロヘキサンを含む強誘電性液晶化合物を配合して応
答速度が改善されることを示す。含シクロヘキサン化合
物の添加量は、１〜７０ｗｔ％、好ましくは１〜４０ｗ
ｔ％である。

【００２１】他の実施例は、光学活性基部がＣＦ₃系液
晶化合物とＣＨ₃系液晶化合物を混合することによっ
て、応答速度、閾値電圧、鍋底率を改善した反強誘電性
液晶組成物に、光学活性でない非カイラル化合物を混合
することにより、応答速度と閾値電圧、または、鍋底率
が一層改善することを示す。非カイラル化合物の配合量
は、０．１〜４０ｗｔ％、より好ましくは１〜２０ｗｔ
％である。

【００２２】また、同様に他の実施例では、光学活性部
がＣＦ₃系液晶化合物とＣＨ₃系液晶化合物を混合するこ
とによって、応答速度、閾値電圧、鍋底率を改善した反
強誘電性液晶組成物に、アルキル鎖がパーフルオロ基で
ある光学活性化合物を混合し、メモリーマージンを改善
することを示す。この光学活性化合物の配合量は、１〜
４０ｗｔ％、より好ましくは５〜２０ｗｔ％である。

【００２３】実施例１（ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物
同士の混合）

【化７７】

【表１】（表１は、上記化合物の転移温度であり、これはＤＳＣ
測定により得られたデータである。）および

【化７８】

【表２】（上記化合物の転移温度）両者を混合して反強誘電性液
晶組成物を得た。この組成物の転移温度は下記のとおり
である。

【表３】表１、表２、表３の三つを対比すると、それぞれの単独
の場合に較べて転移温度が低下していることがわかる。

【００２４】実施例２（ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物
とＣＨ₃系反強誘電性液晶化合物との混合）実施例１の反強誘電性液晶組成物５０ｗｔ％

【化７９】

【表４】得られた反強誘電性液晶組成物の転移温度は下記のとお
りである。

【表５】

【００２５】実施例３実施例１の反強誘電性液晶組成物５０ｗｔ％

【化８０】

【表６】（上記化合物の単独の転移温度）得られた反強誘電性液
晶組成物の転移温度は下記のとおりである。

【表７】

【００２６】実施例４実施例１の反強誘電性液晶組成物５０ｗｔ％

【化８１】

【表８】得られた反強誘電性液晶組成物の転移温度は下記のとお
りである。

【表９】

【００２７】実施例５

【化８２】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１０に示す。

【００２８】実施例６

【化８３】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１０に示す。

【００２９】実施例７

【化８４】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１０に示す。

【００３０】比較例１

【化８５】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物からなる反強誘電性
液晶組成物のデータを表１０に示す。

【表１０】図において、△（黒塗り）印は比較例１、○印は実施例
５、□印は実施例６、△印は実施例７を示す。図５は温
度と閾値電圧の関係を示す。図６は温度と応答速度の関
係を示す。図７は温度と鍋底率（測定方法の項実施例４
８参照）の関係を示す。図８は温度とメモリーマージン
の関係を示す。

【００３１】実施例８

【化８１】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１１に示す。

【００３２】実施例９

【化８２】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１１に示す。

【００３３】実施例１０

【化８８】前記ＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物とＣＨ₃系反強誘電性
液晶化合物とからなる反強誘電性液晶組成物のデータを
表１１に示す。

【００３４】比較例２

【化８９】前記ＣＨ₃系反強誘電性液晶化合物を加えず、反強誘電
性液晶化合物のみの場合である。この組成物のデータも
表１１に示した。実施例８〜１０に較べてデータが劣っ
ていることがわかる。

【表１１】図において、○（黒塗り）印は比較例２、○印は実施例
８、△印は実施例９、□印は実施例１０を示す。図９は
温度と閾値電圧の関係を示す。図１０は温度と応答速度
の関係を示す。図１１は温度と鍋底率（測定方法の項実
施例６０参照）の関係を示す。このデータから、この特
定ＣＦ₃系とＣＨ₃系のブレンド系においては、ＣＦ₃系
を１０％程度混合して有効であり、おおむね２０％以内
が好ましいことがわかる。

【００３５】実施例１１下記のＣＦ₃系反強誘電性液晶化合物よりなる反強誘電
性液晶組成物を作った。そのデータは表１２に示す。

【化９０】

【００３６】実施例１２実施例１１の反強誘電性液晶組成物８０．０ｗｔ％

【化９１】よりなる反強誘電性液晶組成物のデータを表１２に示
す。

【００３７】実施例１３実施例１１の反強誘電性液晶組成物７２．０ｗｔ％

【化９２】よりなる反強誘電性液晶組成物のデータを表１２に示
す。

【００３８】実施例１４実施例１１の反強誘電性液晶組成物７２．０ｗｔ％

【化９３】よりなる反強誘電性液晶組成物のデータを表１２に示
す。

【００３９】実施例１５実施例１１の反強誘電性液晶組成物８０．０ｗｔ％

【化９４】よりなる反強誘電性液晶組成物のデータを表１２に示
す。

【表１２】図１２〜１４中、○印は実施例１１、△印は実施例１
２、□印は実施例１３を示す。図１２は温度と鍋底率の
関係を示す。図１３は温度と応答速度の関係を示す。図
１４は温度と閾値電圧の関係を示す。

【００４０】実施例１６

【化９５】上記３つの反強誘電性液晶化合物を混合して得られた反
強誘電性液晶組成物のデータを表１３に示す。

【００４１】実施例１７実施例１６の反強誘電性液晶組成物７２．０ｗｔ％

【化９６】この組成物のデータを表１３に示す。

【表１３】

【００４２】実施例１８

【化９７】上記５種の反強誘電性液晶化合物を混合して得られた反
強誘電性液晶組成物のデータを表１４に示す。

【００４３】実施例１９実施例１５の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化９８】これにより得られた混合物よりなる反強誘電性液晶組成
物のデータは表１４に示す。

【表１４】

【００４４】実施例２０下記に示す光学活性部が異なる液晶化合物を各々下記に
示す割合にて配合して反強誘電性液晶組成物を作成し
た。

【化９９】この反強誘電性液晶組成物のデータを表１５に示す。

【００４５】実施例２１実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１００】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１５に示す。

【００４６】実施例２２実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０１】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１５に示す。

【００４７】実施例２３実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０２】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１５に示す。

【００４８】実施例２４実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０３】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１５に示す。

【表１５】

【００４９】実施例２５実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０４】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１６に示す。

【００５０】実施例２６実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０５】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１６に示す。

【００５１】実施例２７実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０６】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１６に示す。

【００５２】実施例２８実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０７】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１６に示す。

【００５３】実施例２９実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０８】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１６に示す。

【表１６】

【００５４】実施例３０実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１０９】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１７に示す。

【００５５】実施例３１実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１０】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１７に示す。

【表１７】

【００５６】実施例３２実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１１】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１８に示す。

【００５７】実施例３３実施例２０の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１２】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１８に示す。

【表１８】

【００５８】実施例３４下記に示す光学活性部が異なる液晶化合物を各々下記に
示す割合にて配合して反強誘電性液晶化合物を作成し
た。

【化１１３】これにより得られた反強誘電性液晶組成物のデータを表
１９に示す。

【００５９】実施例３５実施例３４の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１４】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１９に示す。

【００６０】実施例３６実施例３４の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１５】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１９に示す。

【００６１】実施例３７実施例３４の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１６】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表１９に示す。

【表１９】

【００６２】実施例３８実施例３４の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１７】これにより得られた反強誘電性液晶組成物のデータを表
２０に示す。

【００６３】実施例３９実施例３４の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１８】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表２０に示す。

【００６４】実施例４０実施例４８の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１１９】この両者をブレンドして得られた反強誘電性液晶組成物
のデータを表２０に示す。

【表２０】

【００６５】実施例４１下記に示す光学活性部が異なる液晶化合物を各々下記に
示す割合にて配合して反強誘電性液晶組成物を作成し
た。

【化１２０】これにより得られた反強誘電性液晶組成物のデータを表
２１に示す。

【００６６】実施例４２実施例４１の反強誘電性液晶組成物９０．０ｗｔ％

【化１２１】この両者をブレンドして得た反強誘電性液晶組成物のデ
ータを表２１に示す。

【００６７】実施例４３実施例４１の反強誘電性液晶組成物９８．０ｗｔ％

【化１２２】この両者をブレンドして得た反強誘電性液晶組成物のデ
ータを表２１に示す。

【表２１】

【００６８】実施例４４下記に示す光学活性部が異なる液晶化合物を各々下記に
示す割合にて配合して反強誘電性液晶組成物を作成し
た。

【化１２３】これにより得られた反強誘電性液晶組成物のデータを表
２２に示す。

【００６９】実施例４５実施例４４の反強誘電性液晶組成物９５．０ｗｔ％

【化１２４】この両者をブレンドして得た反強誘電性液晶組成物のデ
ータを表２２に示す。

【００７０】実施例４６実施例４４の反強誘電性液晶組成物９５．０ｗｔ％

【化１２５】この両者をブレンドして得た反強誘電性液晶組成物のデ
ータを表２２に示す。

【００７１】実施例４７実施例４４の反強誘電性液晶組成物９５．０ｗｔ％

【化１２６】この両者をブレンドして得た反強誘電性液晶組成物のデ
ータを表２２に示す。

【表２２】

【００７２】実施例４８（電気光学特性の測定方法）ラビング処理したポリイミド配向膜を透明電極基板上に
有するセル厚２．０μｍの液晶セルに、実施例で得られ
た液晶化合物または液晶組成物を等方相において充填
し、液晶薄膜セルを作製した。作製した液晶セルを０．
１〜１．０℃／ｍｉｎ．の温度勾配で徐冷して析出させ
た。この液晶セルを２枚の偏光板を直交させた、光電子
増倍管付き偏光顕微鏡に電圧０Ｖの状態で暗視野となる
ように配置した。液晶が反強誘電相であるときに、セル
に±４０Ｖ、１Ｈｚの三角波電圧を印加したときの光の
相対透過率を、印加した電圧に対してグラフ化すると図
１５のようになる。図に示すようにプラス電圧を印加し
たときと、マイナス電圧を印加したときとでほぼ左右対
称な二つのヒステリシスを有することが特徴である。図
中に示すように、印加するプラス電圧（マイナス電圧）
を大きくしていく（小さくしていく）過程で相対透過率
が１０％になる電圧をＶ₁、印加するプラス電圧（マイ
ナス電圧）を大きくしていく（小さくしていく）過程で
相対透過率が９０％になる電圧をＶ₂、さらに、印加す
るプラス電圧（マイナス電圧）を大きくしていく（小さ
くしていく）過程で相対透過率が９０％になる電圧をＶ
₃と定義することにする。また、ヒステリシスの幅をメ
モリーマージンＭ₁とよび次式で定義する。

【数１】メモリーマージンの数値が大きい方がディスプレイには
適している。反強誘電相の状態からプラス（あるいはマ
イナス）側に電圧を印加していく過程で、強誘電相へ転
移する前に相対透過率が徐々に大きくなる現象がある。
実際のディスプレイではＶ₃より大きくＶ₁より小さい直
流バイアス電圧を印加した状態で、パルス電圧を印加し
て駆動することになるので反強誘電状態における光洩れ
はコントラストを低下させる原因となる。この反強誘電
状態における光洩れを次のように定量的に評価するこし
とにした。無電圧の状態からプラス（あるいはマイナ
ス）側に電圧を印加していく過程における相対透過率を
印加電圧に対して二階差分して、この時の値が２になる
ときの電圧を求めた。そして相対透過率−印加電圧曲線
から相当する電圧における相対透過率を求め、これを鍋
底率として定義した。鍋底率が小さいほど光洩れが少な
いことを意味している。セルに図１６に示すような±５
０Ｖの矩形波を印加したときの光の相対透過率の変化か
ら応答時間τ、τｒ、τｄを求めることができる。τは
強誘電相状態（具体的にはマイナス側の矩形波電圧終了
時）から反強誘電相の状態を経由して次の強誘電相状態
（具体的にはプラス側の矩形波電圧印加により相対透過
率が９０％に達したとき）になるまでの時間である。τ
ｒは反強誘電相の状態（具体的には矩形波電圧をかけた
時）から強誘電相の状態（具体的には相対透過率が９０
％に達した時）に転移するまでの時間であり、τｄは強
誘電相の状態（具体的には矩形波電圧終了時）から反強
誘電相の状態（具体的には相対透過率が１０％になった
時）になるまでの時間である。いずれも単位はμｓｅ
ｃ．である。応答時間τ、τｒ、τｄが短いということ
は液晶の応答速度が速いことを意味する。

【００７３】

【効果】本発明により反強誘電性液晶組成物の閾値電
圧、応答時間、鍋底率を著しく改善することができる。
とくに、液晶特性改善剤を併用すると、その改善効果が
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは印加される三角波を、Ｂは市販のネマチッ
ク液晶の、Ｃは二状態液晶の、Ｄは三安定状態液晶の、
それぞれの光学応答特性を示す。

【図２】クラーク／ラガウェルにより提案された強誘電
性液晶分子の二つの安定した配向状態を示す。

【図３】Ａは、本発明の“反”強誘電性液晶分子の三つ
の安定した配向状態を示す。Ｂは、Ａの各（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に対応した三状態スイッチングと液晶分
子配列の変化を示す。

【図４】“反”強誘電性液晶分子が印加電圧に対してダ
ブルヒステリシスを描いて光透過率が変化することを示
す印加電圧−光透過率特性図である。

【図５】実施例５、６、７および比較例１の温度と閾値
電流との関係を示すグラフである。

【図６】実施例５、６、７および比較例１の温度と応答
速度との関係を示すグラフである。

【図７】実施例５、６、７および比較例１の温度と鍋底
率との関係を示すグラフである。

【図８】実施例８、９、１０および比較例２の温度とメ
モリーマージンとの関係を示すグラフである。

【図９】実施例８、９、１０および比較例２の温度と閾
値電流との関係を示すグラフである。

【図１０】実施例８、９、１０および比較例２の温度と
応答速度との関係を示すグラフである。

【図１１】実施例８、９、１０および比較例２の温度と
鍋底率との関係を示すグラフである。

【図１２】実施例１１、１２、１３の温度と鍋底率との
関係を示すグラフである。

【図１３】実施例１１、１２、１３の温度と応答速度と
の関係を示すグラフである。

【図１４】実施例１１、１２、１３の温度と閾値電流と
の関係を示すグラフである。

【図１５】三角波印加電圧に対する相対透過率のヒステ
リシス曲線のモデルを示す。

【図１６】（Ａ）は印加電圧と時間の関係を示し、
（Ｂ）はその印加電圧がかかったときの液晶分子の応答
状態を示すグラフである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 19/42 9279−4Ｈ 19/44 19/46 (72)発明者萩原隆東京都千代田区霞が関３丁目２番５号昭和シェル石油株式会社内 (72)発明者鈴木義一東京都千代田区霞が関３丁目２番５号昭和シェル石油株式会社内 (72)発明者河村一朗東京都千代田区霞が関３丁目２番５号昭和シェル石油株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２種の反強誘電性液晶化合物
（ａ）を含有することを特徴とする反強誘電性液晶組成
物。
【請求項２】少なくとも１種の反強誘電性液晶化合物
（ａ）と少なくとも１種の強誘電性液晶化合物（ｂ）と
を含有することを特徴とする反強誘電性液晶組成物。
【請求項３】さらに液晶特性改善剤（ｃ）を添加した
請求項１または２記載の反強誘電性液晶組成物。
【請求項４】前記反強誘電性液晶化合物（ａ）が一般
式〔Ｉ〕【化１】Ａ−骨格構造−Ｄ …〔Ｉ〕（式中、Ａは、Ｒ−，ＲＯ−，ＲＣＯＯ−，ＲＯＣＯ−
およびＲＣＯ−，Ｒ³−Ｏ−Ｒ⁴−およびＲ⁵−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−Ｒ⁶−よりなる群から選らばれた基であり、Ｒは炭
素数２〜２０のアルキル基である。たゞし、Ｒ−のとき
は、アルキル基中の１部の水素がハロゲン置換されて
いてもよく、Ｒ³は炭素数１〜８の直鎖アルキル基、Ｒ⁴
は炭素数１〜１０の直鎖アルキレン基、Ｒ⁵は水素また
は炭素数１〜５の直鎖または分岐アルキル基、Ｒ⁶は炭
素数２〜１４の直鎖または分岐アルキル基であり、【化２】よりなる群から選らばれた基であり、Ｅは、−ＣＦ₃，
−Ｃ₂Ｆ₅、−Ｃ₃Ｆ₇、ＣＣｌＦ₂、ＣＨ₃およびＣ₂Ｈ₅よ
りなる群から選らばれた基であり、＊は不斉炭素、Ｇは
炭素数２〜２０の直鎖または分岐アルキル基であり、た
ゞし分岐部分はメチル基であり、直鎖アルキルの一部に
炭素・炭素二重結合が１つ含まれていてもよく、【化３】骨格構造は、下記の式群【化４】【化５】【化６】【化７】【化８】【化９】【化１０】【化１１】【化１２】【化１３】【化１４】【化１５】【化１６】【化１７】よりなる群から選ばれたものである）より選択されたも
のである請求項１、２または３記載の反強誘電性液晶組
成物。
【請求項５】前記反強誘電性液晶化合物におけるＤ
が、【化１８】（Ｒは前記と同一、＊は不斉炭素を示す）である請求項
４記載の反強誘電性液晶組成物。
【請求項６】前記反強誘電性液晶化合物におけるＤ
が、【化１９】（Ｒは前記と同一、＊は不斉炭素を示す）である請求項
４記載の反強誘電性液晶組成物。
【請求項７】前記反強誘電性液晶化合物が下記一般式
（式中、Ｒ¹とＲ²は、炭素数４〜２０のアルキル基より
なる群から独立して選ばれたアルキル基であり、Ｚは、
ＣＦ₃、Ｃ₂Ｆ₅、ＣＨ₃およびＣ₂Ｈ₅よりなる群から選ば
れた基である。）【化２０】【化２１】【化２２】【化２３】【化２４】【化２５】【化２６】【化２７】【化２８】【化２９】【化３０】【化３１】【化３２】【化３３】【化３４】【化３５】【化３６】【化３７】【化３８】【化３９】【化４０】【化４１】【化４２】【化４３】【化４４】
【請求項８】前記強誘電性液晶化合物（ｂ）が、一般
式〔II〕【化４５】Ａ−基本骨格−Ｑ ………〔II〕（式中、Ａは前記と同一であり、Ｑは【化４６】【化４７】よりなる群から選ばれた基であり、式中、ｎは１〜４、
Ｒは前記と同一であり、基本骨格は、【化４８】【化４９】よりなる群から選ばれたものである）で示される化合物
群より選ばれたものである請求項２または３記載の反強
誘電性液晶組成物。
【請求項９】前記強誘電性液晶化合物が、下記式群
（下記式中、Ｒ⁸は炭素数２〜２０、Ｒ⁹は炭素数４〜２
０のアルキル基よりなる群から独立して選ばれたアルキ
ル基である）【化５０】【化５１】【化５２】【化５３】【化５４】【化５５】【化５６】【化５７】【化５８】【化５９】
【請求項１０】前記液晶特性改善剤（Ｃ）が下記一般
式〔III〕【化６０】〔式中、ｎ＝１〜３、Ｘ，Ｙ＝−、Ｏ、ＣＯＯまたはＯ
ＣＯ、ｈ＝Ｈ、Ｆ、ＭはＨであるが分岐部分はＦである
ことができ、ｐ＝２〜１２（分岐鎖も含む）、ｍ＝１又
は２〕で示される化合物、下記一般式〔IV〕【化６１】〔式中、ｎ＝４〜１４、Ｘ，Ｙ＝−、Ｏ、ＣＯＯまたは
ＯＣＯ、ｍ＝４〜１４〕で示される化合物、下記一般式
〔Ｖ〕【化６２】〔式中、ｎ＝４〜１４、Ｘ，Ｙ＝−、Ｏ、ＣＯＯまたは
ＯＣＯ、ｍ＝０〜１３、ｐ＝１〜１４〕で示される化合
物および下記一般式〔VI〕【化６３】Ｒ¹⁰ＣＯＯＲ¹¹ ………〔VI〕（式中、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹はハロゲン置換基を有することもあ
る炭素数１〜２０のアルキル基よりなる群から独立して
選ばれた基である）よりなる群から選ばれた非カイラル
化合物である請求項３記載の反強誘電性液晶組成物。
【請求項１１】前記液晶特性改善剤が下記一般式〔VI
I〕【化６４】（式中、ｍ＝１〜１４、ｎ＝０〜１３、Ｘ＝−、Ｏ、Ｃ
ＯＯまたはＯＣＯ、ｒ＝１又は２、ｐ＝２〜１２、Ｚは
前記に同じ）で示される化合物および下記一般式〔VII
I〕【化６５】（式中、ｍ，ｎ＝１〜１４、Ｘ，Ｙ＝−、Ｏ、ＣＯＯ又
はＯＣＯ、ｒ＝１又は２、Ｚは前記に同じ）で示される
化合物よりなる群から選ばれた光学活性化合物である請
求項３記載の反強誘電性液晶組成物。
【請求項１２】前記液晶特性改善剤が下記式【化６６】【化６７】【化６８】で示される化合物よりなる群から選ばれたものである請
求項１０記載の反強誘電性液晶組成物。