JPH10279943A - スメクチック液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＡＣスタビライズ効果及びττ−Ｖminを利
用した、高速応答の強誘電性液晶表示素子を提供できる
スメクチック液晶組成物を実現する。 【解決手段】 一般式（ＡＩ）で表される化合物、（Ａ
II）で表される化合物、及び、一般式（ＢＩ）又は一般
式（ＢII）で表される化合物の３成分を含有するスメク
チック液晶組成物。 但し、一般式式（ＡＩ）において、Ｒ¹は炭素数１から
１２のアルキル基、又はアルコシキ基、Ｒ²は炭素数１
から１２のアルキル基を示す。一般式式（ＡII）におい
て、Ｒ³およびＲ⁴はそれぞれ独立に炭素数１から９のア
ルキル基を示し、環Ａはベンゼン環、又はシクロヘキサ
ン環を示す。一般式（ＢＩ）において、Ｒ⁵およびＲ⁶は
それぞれ独立に炭素数１から１８のアルキル基、又はア
ルコキシ基を示し、Ｘは水素又はフッ素を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子、特
に強誘電性液晶表示素子に好適に使用できる、液晶組成
物およびそれを用いた強誘電性液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示素子は広汎に使用される
に至っている。それらのうち、低品位の表示素子として
は、ＴＮ（捻れネマチック）表示方式が最も広く使用さ
れている。このＴＮ表示素子は低駆動電圧、低消費電力
など多くの利点を備えているが、応答速度は、陰極管、
エレクトロルミッセンス、プラズマディスプレイ等の発
光型の表示素子に著しく劣っている。捻れ角を１８０゜
〜２７０゜にした新しいタイプのＴＮ表示素子、いわゆ
るＳＴＮ表示素子が開発されて、表示容量は飛躍的に増
大したが、応答速度に関してはやはり限界がある。ま
た、最近ではＴＮ表示素子の各画素にスイッチ素子を備
え付けた表示素子が、市場に登場している。その多く
は、薄膜トランジスター素子（Thin Film Transisto
r）、略称してＴＦＴ素子と呼ばれており、高密度、大
容量かつフルカラーの液晶素子として、将来を嘱望され
てる。しかし、ＴＦＴ素子の製造には半導体技術を用い
ているため、画面サイズは２０インチ程度が限界であ
り、時分割能も１０００ライン程度が限界であるといわ
れており、生産コストにも難点がある。

【０００３】本発明の主題である強誘電性液晶表示素子
は、上記ＴＦＴ素子が実現できない、２０インチサイズ
以上の大画面と生産コストの低減の両者の実現の可能性
を秘めている（クラークら；アプライド フィジクス
レター （ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓ．ｌｅｔｔ．，）３
６，８９９（１９８０））。この表示方式は、強誘電性
を示すカイラルスメクチックＣ相（以下Ｓｃ＊相と略記
する）等のカイラルスメクチック相を利用するもので、
表面安定化強誘電性液晶表示（ＳＳＦＬＣ）と呼ばれて
おり、家電メ−カ−や材料メ−カ−によって特性の改良
や商品化が行われている。その理由は、強誘電性液晶素
子が原理的に以下の特徴を有するからである。 １．高速応答性 ２．メモリ−性 ３．広視野角 これらの特徴がＳＳＦＬＣの大容量表示への可能性を示
唆しており、ＳＳＦＬＣを非常に魅力あるものにしてい
る。

【０００４】しかし、研究が進むにつれて、解決しなけ
ればならない問題が明らかにされてきた。これらの問題
の中でも、メモリ−の安定した発現が第一の課題であ
る。メモリーの安定的な発現の困難さは、スメクチック
層構造が一様ではないこと（例えば、捻れ配列、シェブ
ロン構造）、自発分極の大きさに起因すると考えられる
内部逆電界の発生等が考えられている。安定したメモリ
−性を発現させるための手段の１つとして、負の誘電率
異方性（Δε＜０、Δεは誘電率異方性を表わす）を有
する強誘電性液晶組成物を用いる方法が提案されている
（Ｌｅ ピ−サント等 パリ・リキッド・クリスタル・
コンファレンス（Ｐａｒｉｓ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）、ｐ．２１７（１９８
４年））。この方法により達成される効果はＡＣスタビ
ライズ効果と呼ばれている。ホモジニアス配向処理した
セル中でのΔεが負の液晶分子は、電界を印加するとガ
ラス基板に対して平行の状態に向く（電界の方向に対し
て分子長軸が垂直に向く）性質がある。低周波電界を印
加した場合は、自発分極が電界に応答するため、電界の
方向が反転すると液晶分子もそれに伴い、もう一方の安
定状態に移動し、そこでΔεの効果で基板に対して平行
の状態になる。高周波電界を印加した場合には、自発分
極が電界の反転に追随できなくなり、Δεだけが効い
て、電界の方向が反転しても液晶分子の移動はおきず、
そのまま基板に対して平行になる。これが、ＡＣスタビ
ライズ効果を利用したメモリ−性の発現メカニズムであ
る。これによって高いコントラストが得られる。この例
はジュアリ−等によって報告されている（ＳＩＤ ’８
５ ダイジェスト ｐ．１２８（１９８５年））。

【０００５】負の誘電率異方性を有する強誘電性液晶材
料は、さらに別の特異な性質を持つことが知られてい
る。それは、メモリ−反転可能なパルス幅（τ）が印加
電圧に対して極小値（Ｖmin）を持つことである。この
性質を利用して、クロスト−クのないコントラストの高
い表示素子を実現している（フェロエレクトリクス 第
１２２巻 ｐ．６３（１９９１年））。以上の様に負の
誘電率異方性を有する強誘電性液晶材料は、ＡＣスタビ
ライズ効果およびτ−Ｖmin効果を利用した表示素子に
応用できる。

【０００６】負のΔεを利用した強誘電性液晶材料が実
際に使用されるためには、多くの特性が要求されるが、
その要求に対して現状では単一化合物では応じられない
ので、材料は混合物の形で提供されている。強誘電性液
晶組成物を構成する方法としては、強誘電性液晶化合物
のみから構成する方法の他に、非カイラルなスメクチッ
クＣ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ等の傾いたスメクチック相（以
下、Ｓｃ等の相と略記する）を呈する化合物及び組成物
を基本物質として、これに１種以上の強誘電性液晶化合
物または非液晶の光学活性化合物を混合することによ
り、全体を強誘電性液晶相を呈する組成物とする方法が
ある。

【０００７】ところで、一般式（ＡＩ）で表されるチア
ジアゾール環を有する液晶化合物は、既に知られてい
る。特表平２−５００１９１号には、一般式（ＡＩ）及
び一般式（ＡII）で表される化合物を含む広範囲のチア
ジアゾール化合物を含んだ組成物が特許請求されてい
る。さらに、一般式（ＡＩ）においてＲ¹がアルコキシ
基である下記の化合物（Ｉａ）は開示されており、ＳＣ
相を示すことが記載されている。

【０００８】

【化７】

【０００９】式中、ｍおよびｎの組合せは下記のとおり
である。 また、これらの化合物を成分とする組成物も開示されて
いる。しかし、ここには一般式（ＡＩ）で表される化合
物と一般式（ＡII）で表される化合物を同時に含有する
組成物は開示されていない。さらに、ここでは特に好ま
しい組成物として、チアジアゾール環を有する化合物を
０．５〜３０ｗｔ％の範囲で含有した液晶組成物を特許
請求している。実施例中にも、一般式（ＡＩ）で表され
る化合物が１４％の濃度を越えた組成物は開示されてい
ない。このように、特表平２−５００１９１はチアジア
ゾール化合物の使用濃度の低い部分が発明の構成として
あげられている。特表平２−５００１９１はまた、チア
ジアゾール環を有する化合物と混合して使用できるもの
として広範な化合物群を記載しており、チアジアゾール
環を有する化合物とピリジン環を有する化合物（IIｇ）
とを組合せた組成物をも特許請求している。ここで化合
物（IIｇ）は本発明における一般式（ＢＩ）及び一般式
（ＢII）で表される化合物に相当する。

【００１０】

【化８】

【００１１】（式中、Ｒ及びＲ’は炭素数３〜１２のア
ルキル、アルコキシ等である。） しかしここには、一般式（ＡＩ）で表される化合物と一
般式（ＢＩ）で表される化合物との組み合わせ、及び一
般式（ＡＩ）で表される化合物と一般式（ＢII）で表さ
れる化合物との組み合わせは開示されているが、これら
の化合物にさらに一般式（ＡII）で表される化合物を組
み合わせた例は示されていない。さらに、本発明者等も
すでにチアジアゾールを用いた液晶組成物を出願した
（特願平０６−３３９１１２）。

【００１２】

【化９】

【００１３】式（ＡII）において、Ｒ³及びＲ⁴はそれぞ
れ独立に炭素数１〜９のアルキル基を示し、環Ａはベン
ゼン環、又はシクロヘキサン環を示す。式（ＢII）にお
いて、Ｒ⁷、及びＲ⁸はそれぞれ独立に炭素数１〜１８の
アルキル基を示し、Ｘは水素又はフッ素を示す。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、Δεが負
の強誘電性液晶組成物を用いた表示素子には、通常の強
誘電性液晶表示素子にはない優れた特性がある。しか
し、τ−Ｖmin効果を利用する現行の組成物にはまだ解
決すべき多くの課題が残されている。それらは、大きく
３つにまとめられる。Δεが十分負に大きいこと、良好
な配向性を示すこと、及び低温でも高速な応答速度を示
すことである。

【００１５】第一の課題である十分に負に大きいΔεに
ついては以下のように説明できる。スメクチックＣ相
（以下ＳＣ相と略記する）の層構造を、理想的なブック
シェルフ構造であると仮定すると以下の式が成り立つ。

【００１６】

【数１】

【００１７】（式中、Ｅminは極小値のパルス幅におけ
る電圧、Ｐｓは自発分極、ε0は真空誘電率、Δεは誘
電率異方性、θは傾き角、δεは二軸誘電異方性を示す
（リキッドクリスタル ６、No. ３、ｐ３４１（１９８
９年））。この式に、現在の実用的な環境の数値をあて
はめて、Δεの値を推算してみる。現在の汎用のＩＣ耐
圧電圧は４０Ｖ程度であるから、Ｅminは４０Ｖが最大
となる。逆電界の発生の影響を避けるためには、自発分
極の大きさは７ｎＣ／ｃｍ²以下となる。これらの値
と、傾き角を２０゜、セル厚２μｍの条件とを式に当て
はめると、Δεは−２以下であるという必要条件が導き
だされる。Δεが−２以下の大きさでないと、τ−Ｖmi
nモード用には使用ができないので、この条件を満たす
ことが第一の課題である。

【００１８】第二の課題である良好な配向性については
以下のように説明できる。良好な配向性を呈する材料
は、高温側から順に等方性液体相（以下Ｉｓｏ相と略記
する）、コレステリック相（以下Ｃｈ相と略記する）、
ＳＡ相、ＳＣ＊相の相転移系列を持つことが要求され
る。ＳＡ相がない場合は、スメクチック相における層面
の法線方向と液晶分子の長軸方向とが一致しないＳＣ＊
相が徐冷時に出現する。つまり、通常の高温側からの徐
冷では、大きな液晶均一配向領域（いわゆるモノドメイ
ン）は作成しにくい。モノドメインを得る方法として、
冷却してＳＣ相に転移させる過程で、電場あるいは磁場
などの外力を加えて強制的に配向させる方法が提案され
ている。しかし、上述の外力による配向制御処理によっ
ても、必ずしもモノドメインが作成できる訳ではない。
一方、ＳＡ相を有する材料では、外力を加えなくても徐
冷によって良好なモノドメイン状態を得ることができ
る。何故なら、ＳＡ相では層面の法線方向と分子長軸方
向とが同じであるからである。一旦ＳＡ相において形成
された層の状態は、ＳＣ＊相へ転移した後も保持される
ので、ＳＣ＊相においても、均一なモノドメインが得ら
れる。従って、ＳＣ＊相の高温側にＳＡ相を有する材料
は、ＳＣ＊相の配向性において優れている。さらに、Ｓ
Ｃ＊相の良好な配向性を得るためには、Ｉｓｏ相とＳＡ
相の中間の秩序を持ったＣｈ相を経由する必要がある。
良好な配向を得るためには、ＳＡ相への転移の近傍で
は、Ｃｈ相のらせんピッチ長は十分長い必要がある（特
開昭６１−２５５３２３）。

【００１９】第三の課題である高速応答については以下
のように説明できる。強誘電性液晶組成物を用いた表示
素子の応答時間は以下の式により与えられる。

【００２０】

【数２】 τ∝η／Ｐｓ・Ｅ

【００２１】ここで、τは応答時間、ηは粘性、Ｅは電
界強度、Ｐｓは自発分極値を示す。従って、応答時間を
短縮するためには、液晶組成物の自発分極値を大きくす
ることと、及び粘性を低減することの二つの方法が考え
られる。しかし、τ−Ｖminモードでは、Ｐｓを極端に
大きくすることは、逆電界による影響が顕著になるので
適切ではない。したがって、τ−Ｖminモードにおいて
応答時間を短縮するには、液晶組成物の粘性を低減する
必要がある。強誘電性液晶組成物を用いた表示素子の応
答時間は、温度の低下により指数関数的に大きくなる。
これは粘性が同様の傾向を示すためである。特に、室温
以下での増大は顕著であり、τ−Ｖminモードに限らず
低温領域での低粘化が課題となっている。

【００２２】本発明が解決しようとする課題は、低粘
化、特に低温領域での低粘化により高速応答を示すτ−
Ｖminモードに適した液晶組成物を実現することであ
り、さらに、この液晶組成物がτ−Ｖminモードに適し
た十分負に大きいΔεと、良好な配向性を実現するため
の十分な温度領域のＳＡ相とを同時に発現することを必
要条件とする。上記のそれぞれの課題を単独に満足させ
ることは、そう困難なことではない。しかし、全ての課
題を同時に満たすことは容易ではない。加えて、この条
件を満たした上に、広い駆動温度範囲、低温保管性等の
諸条件が要求される。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するため鋭意研究の結果、公知の液晶組成物に新
しい成分を導入することにより所期の目的が達成される
ことを見い出した。すなわち本発明は以下の構成を有す
る。 （１） 一般式（ＡＩ）

【００２４】

【化１０】

【００２５】（式中、Ｒ¹は炭素数１〜１２のアルキル
基又はアルコシキ基を示し、Ｒ²は炭素数１〜１２のア
ルキル基を示す。）で表される化合物、一般式（ＡII）

【００２６】

【化１１】

【００２７】（式中、Ｒ³およびＲ⁴は、それぞれ独立に
炭素数１〜９のアルキル基を示し、環Ａはベンゼン環又
はシクロヘキサン環を示す。）で表される化合物、及び
一般式（ＢＩ）

【００２８】

【化１２】

【００２９】（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は、それぞれ独立に
炭素数１〜１８のアルキル基又はアルコキシ基を示し、
Ｘは水素又はフッ素を示す。）で表される化合物を、各
々少なくとも１種類含有するスメクチック液晶組成物。 （２） 上記一般式（ＡＩ）及び一般式（ＡII）で表さ
れる化合物、及び一般式（ＢII）

【００３０】

【化１３】

【００３１】（式中、Ｒ⁷およびＲ⁸は、それぞれ独立に
炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｘは水素又はフッ
素を示す。）で表される化合物を、各々少なくとも１種
類含有するスメクチック液晶組成物。

【００３２】（３） 一般式（ＡＩ）で表される化合物
の含有量と一般式（ＡII）で表される化合物の含有量の
合計が液晶組成物全体の５０ｗｔ％以上である上記
（１）項又は（２）項に記載のスメクチック液晶組成
物。 （４） 一般式（ＡＩ）で表される化合物の含有量が１
０〜６０重量％であり、一般式（ＡII）で表される化合
物の含有量が３０〜７０重量％であり、かつ一般式（Ｂ
Ｉ）で表される化合物の含有量が５〜４０重量％であ
る、上記（１）項に記載のスメクチック液晶組成物。 （５） 一般式（ＡＩ）で表される化合物の含有量が１
０〜６０重量％であり、一般式（ＡII）で表される化合
物の含有量が３０〜７０重量％であり、かつ一般式（Ｂ
II）で表される化合物の含有量が５〜４０重量％であ
る、上記（２）項に記載のスメクチック液晶組成物。 （６） 上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の
組成物を全体量の７０％以上含むスメクチック液晶組成
物。 （７） 上記（１）〜（６）項のいずれか１項に記載の
液晶組成物に、少なくとも１種の光学活性化合物を添加
してなるカイラルスメクチック液晶組成物。 （８） 上記（７）項に記載のカイラルスメクチック液
晶組成物を使用した液晶表示素子。 （９） 強誘電性液晶のスメクチック層構造の折れ曲が
り方向と配向膜の一軸配向処理の方向とが同一である
（７）項に記載の液晶表示素子。 （１０） 液晶層と配向膜との界面での液晶分子のプレ
チルト角が１０度以下であることを特徴とする（８）項
または（９）項に記載の液晶表示素子。

【００３３】（１１） 電極を有する一対の絶縁基板
と、該基板間に介在させたカイラルスメクチック液晶組
成物と、前記電極に選択的に電圧を印加することによっ
て液晶の光軸を切り換える駆動手段と、前記光軸の切り
替えを光学的に識別する手段とを有する液晶表示素子で
あって、前記液晶組成物として、（７）項に記載のカイ
ラルスメクチック液晶組成物を用い、前記電極として複
数の走査電極と複数の信号電極が互いに交差する方向に
配列された電極を用い、該走査電極と該信号電極が交差
した領域のカイラルスメクチック液晶組成物が、２つの
安定状態を持った強誘電性液晶素子であって、該領域を
画素とし、該画素が選択されたとき、その画素へ第一パ
ルス電圧（Ｖ１）に引き続いて第二パルス電圧（Ｖ
２）、または第一パルス電圧（−Ｖ１）に引き続いて第
二パルス電圧（−Ｖ２）を印加すれば、該画素内のある
部分を構成する強誘電性液晶分子を一方の安定状態、ま
たは他方の安定状態とし、その同じ画素へ第一パルス電
圧（Ｖ３）に引き続いて第二パルス電圧（Ｖ４）、また
は第一パルス電圧（−Ｖ３）に引き続いて第二パルス電
圧（−Ｖ４）を印加すれば、その画素内の同じ部分を構
成する強誘電性液晶分子の安定状態を保持する、 ０＜Ｖ２＜Ｖ４ Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３ なる関係にあるパルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４
を用いて画素を駆動することを特徴とする（８）、
（９）または（１０）項のいずれか１項に記載の液晶表
示素子。

【００３４】（１２） カイラルスメクチック液晶組成
物が２つの安定状態を持った強誘電性液晶素子であっ
て、一方の安定状態から他方の安定状態へ書き換えるの
に必要な単極性パルスのパルス幅−パルス電圧特性にお
いて、パルス幅の極小値を与えるパルス電圧が６０Ｖ以
下であることを特徴とする（１１）項に記載の液晶表示
素子。 （１３） カイラルスメクチック液晶組成物が２つの安
定状態を持った強誘電性液晶素子であって、一方の安定
状態から他方の安定状態へ書き換えるのに必要な単極性
パルスのパルス幅−パルス電圧特性において、パルス幅
の極小値を与えるパルス電圧が４０Ｖ以下であることを
特徴とする（１１）項に記載の液晶表示素子。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の主体は、一般式（ＡＩ）
で表される化合物及び一般式（ＡII）で表わされる化合
物と、一般式（ＢＩ）又は（ＢII）で表わされる化合物
とからなる組成物である。一般式（ＡＩ）及び一般式
（ＡII）で表される化合物は必須の成分であり、本願発
明の液晶組成物の基本の成分である。本願発明の液晶組
成物中におけるこれらの化合物の含有率は任意に設定が
可能であるが、好ましくは、一般式（ＡＩ）で表される
化合物を１０〜６０ｗｔ％、一般式（ＡII）で表される
化合物を３０〜７０ｗｔ％、一般式（ＢＩ）又は一般式
（ＢII）で表される化合物を５〜４０ｗｔ％含有する組
成物であり、更に好ましくは、一般式（ＡＩ）で表され
る化合物を１０〜５０ｗｔ％、一般式（ＡII）で表され
る化合物を４０〜５５ｗｔ％、一般式（ＢＩ）又は一般
式（ＢII）で表される化合物を１０〜４０ｗｔ％含有す
る組成物である。このような範囲にある組成物は、高速
応答でありかつ、液晶温度領域及びΔεの値の両者が好
ましい範囲にある。

【００３６】本発明に好適に使用できる（ＡＩ）の化合
物とその相転移温度を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】本発明に好適に使用できる一般式（ＡII）
における環Ａがシクロヘキサン環である化合物とその相
転移温度を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】本発明に好適に使用できる一般式（ＡII）
における環Ａがベンゼン環である化合物とその相転移温
度を表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】本発明に好適に使用できる一般式（ＢII）
におけるＸが水素である化合物とその相転移温度を表４
〜表６に示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】 本発明に好適に使用できる一般式（ＢII）におけるＸが
フッ素である化合物とその相転移温度を表７および表８
に示す。

【００４６】

【表７】

【表８】

【００４７】本発明の組成物には、一般式（ＡＩ）、
（ＡII）、（ＢＩ）及び（ＢII）で表される化合物以外
の化合物を、組成物全体に対して３０ｗｔ％以下の濃度
で添加することができる。それらの化合物は、好ましく
は液晶化合物であり、更に好ましくはスメクチック液晶
化合物である。更には、組成物全体の粘性が増大すると
組成物の応答が遅くなるので、添加する化合物の粘性は
低いほうが好ましい。また、これらの化合物は、粘性以
外の諸物性、例えばΔε、Δｎ等の大きさを調節するた
めに加えられる。そのような化合物の代表例を以下に示
す。

【００４８】

【化１４】

【００４９】

【化１５】

【００５０】更に、上記本発明のスメクチック液晶組成
物は、これに光学活性化合物を添加して強誘電性液晶組
成物を調製することができる。添加する光学活性化合物
としては、本発明のスメクチック液晶組成物の特性が損
なわれないものであれば、公知の任意の化合物を使用す
ることができる。なかでも、高速応答を誘起するものが
より好ましい。光学活性化合物の添加の割合は、その化
合物の粘度とそれ自体の自発分極の大きさに依存する。
光学活性化合物は、液晶組成物を形成する基本物質に比
べて粘性が高い。過剰量の光学活性化合物の添加は組成
物の粘性を増加させ、ひいては応答時間の増大を招くの
で好ましくない。また、光学活性化合物は各々固有の誘
起する自発分極値を有し、光学活性化合物の添加量は組
成物の自発分極を決定する。既に述べたように、組成物
の自発分極が過大であると、内部に逆起電力が発生する
ので、τ−Ｖminモード用の組成物の自発分極には使用
上の上限がある。組成物の自発分極をこの上限値を越え
ない値に設定するため、必然的に添加量の上限が決ま
る。これらの観点より、光学活性化合物の添加量は組成
物全体の３０ｗｔ％以下である必要があり、好ましくは
１０ｗｔ％以下、さらに好ましくは５ｗｔ％以下であ
る。以下に、本発明に好ましく添加できる光学活性化合
物の構造を例示する。

【００５１】

【化１６】

【００５２】さらに先行技術の項において、特表平２−
５００１９１は主としてチアジアゾール化合物３０ｗｔ
％以下を意図していることを述べた。これに対して本発
明の組成物は、（ＡＩ）及び（ＡII）成分を４０ｗｔ％
以上、好ましくは５０ｗｔ％以上の濃度で含むことが好
ましい。

【００５３】以下、本発明を更に詳細に説明する。既述
の如く、一般式（ＡＩ）及び（ＡII）で表されるチアジ
アゾール環を含む液晶化合物は、既に多く知られてお
り、本発明者も、これらの化合物を用いた液晶組成物に
ついて特許出願を行った。本願発明では、先に出願した
該組成物の性能を、応答速度の面でさらに改善したもの
である。我々は先の出願（特願平０６−３３９１１２）
で、下記一般式（ＡII）及び（ＢII）で表される化合物
を主成分とするスメクチック液晶組成物が、τ−Ｖmin
モードの強誘電性液晶表示素子に好適に使用できること
を明らかにした。

【００５４】

【化１７】

【００５５】しかし、上記の組成物では、高速応答を実
現するためには以下の点で困難である。τ−Ｖmin用の
組成物は、Δεが負に十分大きくなくてはならない。上
記の組成物においては、Δεを負に大きくするには（Ａ
II）成分を多く含んでいなければならない。また、良い
配向性を得るために必要な、十分広いＳＡ相を得るため
にも、（ＡII）成分の使用が不可欠である。従って、上
記の組成物をτ−Ｖmin用に使用するには、組成物中の
（ＡII）成分の比率を多くする必要がある。しかし、一
般式（ＡII）で表される化合物は、その構造中に３つの
環を有するので、粘性が大きいという傾向にある。すな
わち、（ＡII）成分の多量の使用は、応答時間を短縮す
るためには不適である。そこで、我々は、構造中に２個
の環を有する一般式（ＡＩ）で表される化合物を使用す
ることにより、液晶組成物の低粘化をはかり、高速応答
性、特に、低温での高速応答性の実現を試みた。

【００５６】後述の、実施例１及び比較例１に示した組
成（ｗｔ％）は以下のとおりである。 （ＡＩ）（ＡII）（ＢII） 実施例１ ３０ ２０ ５０ 比較例１ ０ ５０ ５０ 実施例１と比較例１の応答時間の温度依存性を図１に示
す。実施例１の応答時間は、全温度範囲において、比較
例１より速くなっている。特に、２５℃における応答時
間は実施例１が８６．０μsec、比較例１が１４１．５
μsecであり、（ＡＩ）成分を含む実施例１が比較例１
に対して６１％の短い時間で応答していることがわか
る。これは、低温領域での高速応答性を実現できたこと
を示している。

【００５７】また、実施例１及び比較例２に示した組成
（ｗｔ％）は以下のとおりである。 （ＡＩ）（ＡII）（ＢII） 実施例１ ３０ ２０ ５０ 比較例２ ０ ５０ ５０ 実施例１と比較例２の応答時間の温度依存性を図２に示
す。実施例１の応答時間は、全温度領域で、比較例２よ
り速くなっている。特に、２５℃における応答時間は実
施例１が８６．０μsec、比較例２が１６８．０μsecで
あり、（ＡＩ）成分を含む実施例１が比較例２に対して
５１％の短い時間で応答していることがわかる。

【００５８】実施例２及び比較例３に示した組成（ｗｔ
％）は以下のとおりである。 （ＡＩ）（ＡII）（ＢII） 実施例２ ２０ ４０ ４０ 比較例３ ０ ６０ ４０ 実施例２と比較例３の応答時間の温度依存性を図３に示
す。実施例２の応答時間は、高温領域では比較例３とあ
まり変わらないが、２５℃における応答時間は実施例２
が１０２．０μsec、比較例３が１２１．０μsecであ
り、（ＡＩ）成分を含む実施例２が比較例３に対して８
４％の短い時間で応答していることがわかる。

【００５９】図４は本発明の強誘電性液晶組成物を用い
た液晶表示素子の基本構成を示す断面図である。この液
晶表示素子は、基本的に、導電性膜３、４を電極として
有する一対の絶縁性基板１、２と、該基板１、２の間に
介在させたスメクチック液晶組成物８と、前記電極に選
択的に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替
える駆動手段（図示せず）と、前記光軸の切り替えを光
学的に識別する手段としての偏光板９とからなる。な
お、図中、５は絶縁性膜、６は配向制御膜、７はシール
剤を示す。

【００６０】絶縁性基板１および２としては、透光性の
基板が用いられ、通常ガラス基板が使用される。この絶
縁性基板上には、ＩnＯ₃、ＳnＯ₂、ＩＴＯ（Indium-Tin
Oxide）等をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法
あるいはスパッタ法で、所定のパターンの透明電極３お
よび４が形成される。透明電極の膜厚は５０〜２００nm
が好ましい。この透明電極上に、膜厚５０〜２００nmで
絶縁性膜５を形成する。この絶縁性膜には、例えばＳi
Ｏ₂、ＳiＮX、Ａl₂Ｏ₃、Ｔa₂Ｏ₅などの無機系薄膜、ポ
リイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機
系薄膜などを使用することができる。絶縁性膜が無機系
の場合には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、溶液塗布法
等によって形成できる。また、有機系の場合には、有機
物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、ス
ピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、ロー
ル塗布法などで塗布し、所定の硬化条件(加熱、光照射
等)で硬化させ形成する方法で形成することができ、あ
るいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ（Langmuir
-Blodgett）法等で形成することもできる。この絶縁性
膜は省略することもできる。絶縁性膜５上には膜厚１０
〜１００nmの配向制御膜６が形成される。上述のように
絶縁性膜を省略した場合には導電性膜３および４の上に
直接配向制御膜を形成する。この配向制御膜６には無機
系あるいは有機系の膜を使用することができる。無機系
の配向制御膜には酸化ケイ素等が使用でき、その成膜方
法には、例えば、斜め蒸着法、回転蒸着法などの公知の
方法が使用できる。有機系の配向制御膜には、ナイロ
ン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が使用でき、
通常この上をラビングする。また、高分子液晶、ＬＢ膜
を用いる場合には、磁場により配向させたり、スペーサ
エッジ法による配向なども可能である。また、ＳiＯ₂、
ＳiＮXなどを蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによっ
て成膜し、その上をラビングする方法も使用することが
できる。次に２枚の絶縁性基板１および２をシール材７
を介して張り合わせ、スメクチック液晶組成物８を注入
して液晶表示素子とする。スメクチック液晶組成物８と
して、前述の第（7 ）項に記載した本発明のスメクチッ
ク液晶組成物を用いる。以上図４においては画素数１の
スイッチング素子として説明したが、本発明の液晶表示
素子は、大容量マトリクスの表示装置に適用可能であ
り、この場合には図５の平面模式図に示すように上下基
板１および２の電極配線をマトリクス型に組み合わせて
用いる。

【００６１】次に、本発明の強誘電性液晶素子における
配向膜の一軸配向処理方法について述べる。上記液晶素
子における配向膜の一軸配向処理方法として、最も好ま
しい方法はラビング法である。ラビング法には、主にパ
ラレルラビング、アンチパラレルラビング、片ラビング
などの方法がある。パラレルラビングは上下基板をラビ
ングし、そのラビング方向が平行なラビング法である。
アンチパラレルラビングは上下基板をラビングし、その
ラビング方向が反平行なラビング法である。片ラビング
は上下基板のうち片側の基板のみラビングする方法であ
る。本発明において均一配向を得るための、最も好まし
い配向膜の一軸配向処理方法は、パラレルラビングで処
理されたセルとＩＮＡＣ相系列を有する強誘電性液晶を
組み合わせる方法である。この場合、ネマチック相にお
いて螺旋構造が存在するが、上下の基板の両側から分子
の配向方向を規制するため、ネマチック相において均一
な配向が得られやすく、その状態からスメクチックＡ
相、カイラルスメクチックＣ相へと降温してゆけば層法
線の方向のそろった均一な配向が容易に得られる。しか
しながらパラレルラビングの強誘電性液晶素子において
も、カイラルスメクチックＣ相において生じる配向状態
は決して一つではない。全面的に均一にならない原因は
二つある。一つはスメクチック層の折れ曲がりに関する
ものである。強誘電性液晶セルにおいて液晶相が折れ曲
がった層構造（シェブロン層構造）を示すことはよく知
られているが、図６に示すように二つの領域が存在しう
る。神辺らはこれらをプレチルトとの関係からＣ１、Ｃ
２と名付けている。

【００６２】もう一つは、ユニフォーム（Ｕ）とツイス
ト（Ｔ）である。ユニフォームは消光位を示す配向、ツ
イストは消光位を示さない配向である。向殿らは、ハイ
プレチルト配向膜を用いたパラレルラビングの強誘電性
液晶セルにおいて、Ｃ１Ｕ（Ｃ１ユニフォーム）、Ｃ１
Ｔ（Ｃ１ツイスト）、Ｃ２の３つの配向が得られたこと
を報告している（M.Koden et al.,Jpn.J.Appl.Phys.,3
0,L1823(1991)）。また田川らは、詳細な検討をした結
果、プレチルト角５°以下のパラレルラビングの強誘電
性液晶セルにおいて、Ｃ１Ｕ、Ｃ１Ｔ、Ｃ２Ｕ（Ｃ２ユ
ニフォーム）、Ｃ２Ｔ（Ｃ２ツイスト）の４つの配向状
態が得られたことを報告している（A.Tagawa et al.,Ja
pan Display '92,519(1992))。図７にこれらの配向状態
の分子配向を示す。

【００６３】負の誘電異方性を有する強誘電性液晶セル
において得られる４つの配向状態について比較すると、
Ｃ１ＵおよびＣ１Ｔ配向はスイッチングしにくいため駆
動が困難であり、また、Ｃ１Ｔ配向では消光位がないた
め、たとえスイッチングしても良好なコントラストが得
られない。これに対してＣ２Ｕ配向は良好なスイッチン
グ特性およびコントラストを与えること、また、Ｃ２Ｔ
配向は電界無印加時には消光性を示さないが、液晶材料
が負の誘電異方性を有する場合、適度なバイアス電界を
印加した場合にはユニフォーム配向のように消光性を示
すため、Ｃ２Ｔ配向でも良好なスイッチング特性及びコ
ントラストが得られることを本発明者らは見出した。Ｃ
１、Ｃ２配向の出現性はプレチルト角と関係がある。プ
レチルト角が０から１５°の範囲ではＣ２状態が発生し
得る。向殿らが報告しているように、プレチルト角が高
いときにはＣ２状態は消光位を示す一つの状態しかな
く、これはむしろ好ましい。しかし、プレチルト角の増
加とともにＣ２配向よりＣ１配向になりやすくなる傾向
があるので、プレチルト角は１０°以下が好ましい。

【００６４】次に駆動法について述べる。本発明のスメ
クチック液晶組成物を用いた液晶表示素子は、負の大き
な誘電率異方性を有するので、τ−Ｖminモードに非常
に適している。Surguyらはτ−Ｖminモード用の駆動法
として図８に示す駆動波形（Ａ）を用いたＪＯＥＲＳ／
Ａｌｖｅｙ駆動法を報告している(P.W.H.Surguy et a
l.,Ferroelectrics,122,63(1991)）。また、図９に示す
駆動波形（Ｂ）を一例とするＭａｌｖｅｒｎ駆動法（Ｗ
Ｏ９２／０２９２５（ＰＣＴ））は、図１０に示すよう
に、１タイムスロットの０Ｖ部分と１タイムスロットの
０Ｖでないメインパルス部分を用いた駆動波形（Ａ）に
よるＪＯＥＲＳ／Ａｌｖｅｙ駆動法に対して、メインパ
ルス幅を任意の長さに変えられるようにしたものであ
り、電圧を印加するタイミングを電極間で重ねられ、ラ
インアドレスタイムを小さくできるので好ましい駆動法
の一つである。このようなτ−Ｖminモードに用いられ
る駆動法は以下のような点で特徴付けられる。これらの
駆動法では、選択された走査電極上の画素へ、第一パル
ス電圧（Ｖ１）に引き続いて第二パルス電圧（Ｖ２）、
または、第一パルス電圧（−Ｖ１）に引き続いて第二パ
ルス電圧（−Ｖ２）を印加すれば、強誘電性液晶分子
を、電圧印加前の安定状態によらず、印加電圧の極性に
より一方の安定状態、または他方の安定状態とし、その
同じ画素へ第一パルス電圧（Ｖ３）に引き続いて第二パ
ルス電圧（Ｖ４）、または第一パルス電圧（−Ｖ３）に
引き続いて第二パルス電圧（−Ｖ４）を印加すれば、電
圧印加前の強誘電性液晶分子の安定状態を保持する、 ０＜Ｖ２＜Ｖ４ Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３ なる電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を用いる。すなわ
ち、選択期間最初の２タイムスロットにおいて、書き換
えに適用する波形よりも保持に適用する波形の方が、第
２パルス電圧が高く、かつ、第１パルスと第２パルスの
電圧差が大きい。例えばこのような電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ
３およびＶ４は、図８の駆動波形（Ａ）、および図９の
駆動波形（Ｂ）において、ともに、 Ｖ１＝Ｖｄ、Ｖ２＝Ｖｓ−Ｖｄ、Ｖ３＝−Ｖｄ、Ｖ４＝
Ｖｓ＋Ｖｄ となる。液晶材料のτ−Ｖ特性における電圧Ｖminは、
駆動時印加される電圧の最大値に直接関係する。駆動に
用いる駆動回路の耐圧からＶminが６０Ｖ以下、また、
汎用のＩＣドライバを使った駆動回路を用いるためには
Ｖminが４０Ｖ以下である強誘電性液晶材料が必要とな
るが、本発明のスメクチック液晶組成物はこれを容易に
満たす。また、本発明のスメクチック液晶組成物を用い
た液晶素子のτ−Ｖminモード駆動においては、例えば
セルギャップや電極形状など素子構造を修飾するなどの
方法で、画素内に駆動特性の異なる領域を任意に作るこ
とによって、画素内の特定の部分の書き換えに適用する
波形を同じ画素内の他の部分では保持に適用する波形と
して用いたり、画素内の特定の部分の保持に適用する波
形を同じ画素内の他の部分では書き換えに適用する波形
として用いることが可能であるため、階調表示を行うこ
ともできる。なお、本発明の説明においては、本発明の
スメクチック液晶組成物を用いた液晶表示素子の非常に
好ましい利用法の一例として、パラレルラビング処理お
よび特定の駆動法などについて述べたが、もちろん、本
発明はこれに限定されるものではなく、別のタイプの液
晶表示素子や駆動法にも適用可能である。

【００６５】

【実施例】以下に、実施例によって本発明をさらに詳細
に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例及び比較例中において、各種の物性値
の測定は次の方法で行った。 相転移温度： 試料をスライドガラスに置き、カバーガ
ラスで覆ったものをホットプレートに乗せ、偏光顕微鏡
下で、１℃／minで昇温して測定した。 融点： 示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を用い、１℃／mi
nで昇温して測定した。 自発分極値（Ｐｓ）： ソーヤ・タウアー法にて測定し
た。 傾き角（θ）： ホモジニアス配向させたセルに、臨界
電場以上の十分高い電場を印加して、らせん構造を消滅
させ、さらに極性を反転させ、直交ニコル下における消
光位の移動角（２θに対応）より求めた。 応答時間： 配向処理を施した、電極間隔が２μｍのセ
ルに各組成物を注入し、Ｖｐｐが２０Ｖ、１ｋＨｚの矩
形波を印加したときの透過光強度の変化から測定した。 誘電率異方性（Δε）： 事前に容量を測定した垂直配
向剤を塗布した電極間隔２μｍのセルとホモジニアス配
向処理を施した電極間隔２μｍのセルに、各組成物をそ
れぞれ注入し、ＬＣＲメーターを用いて、２５℃におい
て、１Ｖ、１０ｋＨｚで各々のセルの容量を測定して算
出した。

【００６６】実施例１ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ａ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール ２５重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール ５重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘキシルフェニル） チアジアゾール １０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール １０重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ５０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物(Ａ)は下記の相転移温度
（℃）を示した。 Ｃｒ −３２ ＳＣ ６６．２ ＳＡ ６９．８ Ｎ ７１．５ Ｉｓｏ このスメクチックＣ液晶組成物（Ａ）９０重量％と、下
記の２種類の光学活性化合物各５重量％からなるカイラ
ルスメクチックＣ液晶組成物（Ｉ）を調製した。

【００６７】

【化１８】

【００６８】このカイラルスメクチックＣ液晶組成物
（Ｉ）の相転移温度（℃）は Ｃｒ −４５ ＳＣ＊ ６０．８ ＳＡ ６４．７ Ｎ＊ ６８．４ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度(℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ５５．８ ４．０ １４．１ ２４．４ ５０．８ ６．３ ２０．１ ３２．２ ４５．８ ８．９ ２２．５ ３６．８ ４０．８ １０．１ ２４．４ ４４．５ ２５．０ １６．６ ２７．５ ８６．０

【００６９】比較例１ 本発明者等が先に出願した特願平０６−３３９１１２号
の実施例４に記載のスメクチックＣ液晶組成物（ｃ）は
下記の組成を有している。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−（４−エチルフェニル）チアジアゾール ５重量％ ２−（４−ヘキシルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ４５重量％ ２−（４−ブチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ５０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（ｃ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（II) を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶組成物（I
I）の相転移温度（℃）は Ｃｒ −２２ ＳＣ＊ ６０．４ ＳＡ ７８．３ Ｎ＊ ９２．４ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度(℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ５５．４ ３．８ １３．７ ３０．０ ５０．４ ４．９ １６．５ ４１．５ ４５．４ ５．２ １８．９ ５５．０ ４０．８ ６．６ ２０．４ ６８．５ ２５．０ １１．５ ２３．０ １４１．５

【００７０】比較例２ 本発明者等が先に出願した特願平０６−３３９１１２号
の実施例５に記載のスメクチックＣ液晶組成物（ｄ）は
下記の組成を有している。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−（４−エチルフェニル）チアジアゾール ２５重量％ ２−（４−ヘキシルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ２５重量％ ２−（３−フルオロ−４−オクチルオキシフェニル）−５−オクチルピリジン ５０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（ｄ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（III)を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶組成物(II
I）の相転移温度（℃）は Ｃｒ −３２ ＳＣ＊ ６１．６ ＳＡ ７８．９ Ｎ＊ ８４．８ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度(℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ５６．６ ５．２ １４．７ ３２．４ ５１．６ ７．５ １７．６ ４７．０ ４６．６ ９．１ ２０．１ ６０．０ ４１．６ ９．４ ２１．１ ７７．０ ２５．０ １４．３ ２４．５ １６８．０

【００７１】実施例２ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物(Ｂ)を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール １５重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール ５重量％ ２−（４−ペンチルフェニル）−５−（４−オクチルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−ペンチルフェニル）−５−（４−ノニルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ４０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物(Ｂ)は下記の相転移温度
（℃）を示した。 Ｃｒ −１３ ＳＣ ７８．６ ＳＡ ８０．８ Ｎ ８７．６ Ｉｓｏ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｂ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（IV）を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶混組成物(I
V)の相転移温度（℃）は Ｃｒ −１５ ＳＣ＊ ７２．９ ＳＡ ７４．１ Ｎ＊ ８４．４ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度（℃） Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ６７．９ ３．８ １６．７ ２６．４ ６２．９ ６．６ ２２．４ ２９．８ ５７．９ ８．９ ２３．９ ３３．０ ５２．９ １０．３ ２５．６ ３７．５ ２５．０ １９．２ ２９．７ １０２．０

【００７２】比較例３ 本発明者等が先に出願した特願平０６−３３９１１２号
の実施例６に記載のスメクチックＣ液晶組成物（ｅ）は
下記の組成を有している。 ２−（４−ヘキシルフェニル）−５−（４−プロピルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−ヘキシルトランスシクロヘキシル）−５−（４−オクチルフェニル ） チアジアゾール ４０重量％ ２−（４−ブチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ４０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（ｅ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（Ｖ）を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶組成物
（Ｖ）の相転移温度（℃）は Ｃｒ ２ ＳＣ＊ ６７．２ ＳＡ ８１．９ Ｎ＊ ９９．３ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度（℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ６２．２ ４．５ １２．９ ２２．６ ５７．２ ６．６ １６．２ ３１．５ ５２．２ ８．０ １９．５ ３８．５ ４７．２ ９．４ ２１．２ ４７．５ ２５．０ １６．９ ２６．３ １２１．０

【００７３】実施例３ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｃ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルオキシフェニル）−５−ペンチルチアジアゾール １０重量％ ２−（４−プロピルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ３０重量％ ２−（４−ペンチルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ４０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｃ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ −１７ ＳＣ ６５．５ ＳＡ ８８．６ Ｎ １００．６ Ｉｓｏ このスメクチックＣ液晶混合物（Ｃ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（VI）を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶組成物（V
I）の相転移温度（℃）は Ｃｒ −３２ ＳＣ＊ ５７．６ ＳＡ ８０．６ Ｎ＊ ９４．０ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度(℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ５２．６ ５．２ １３．６ ２３．８ ４７．６ ７．０ １７．７ ３６．５ ４２．６ ８．９ １８．３ ４７．５ ３７．６ １０．８ １９．８ ６３．０ ２５．０ １５．０ ２１．４ １１９．０

【００７４】実施例４ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｄ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール ３５重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール １５重量％ ２−（４−エチルフェニル）−５−（４−ヘキシルフェニル）チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−プロピルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ５重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン １０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｄ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ −２６ ＳＣ ６７．５ ＳＡ ７７．２ Ｎ ８０．６ Ｉｓｏ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｄ）９０重量％と、前
記の実施例１で用いた２種類の光学活性化合物各５重量
％からなるカイラルスメクチックＣ液晶組成物（VII)を
調製した。このカイラルスメクチックＣ液晶組成物(VI
I)の相転移温度（℃）は Ｃｒ −２９ ＳＣ＊ ６２．５ ＳＡ ７０．７ Ｎ＊ ７６．３ Ｉｓｏ であり、強誘電性液晶特性は以下のようであった。 測定温度(℃) Ｐｓ（ｎＣ／ｃｍ²） θ（ｄｅｇ） τ（μｓｅｃ） ５７．５ ６．８ １３．９ ２１．８ ５２．５ ９．１ １８．８ ３０．４ ４７．５ １１．５ ２１．０ ３６．８ ４２．５ １３．６ ２２．８ ４５．０ ２５．０ １９．７ ２６．８ ９２．０

【００７５】実施例５ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｅ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルオキシフェニル）−５−ペンチルチアジアゾール １５重量％ ２−（４−デシルオキシフェニル）−５−ペンチルチアジアゾール ２０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール ２５重量％ ２−（４−ペンチルフェニル）−５−（４−オクチルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ２０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｅ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ −４ ＳＣ ８６．５ ＳＡ ９６．８ Ｎ １０１．８ Ｉｓｏ

【００７６】実施例６ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｆ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール １５重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール １０重量％ ２−（４−ペンチルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−ペンチルフェニル）−５−（４−オクチルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−プロピルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−ヘキシルトランスシクロヘキシル）−５−（４−ペンチルフェニル ） チアジアゾール ５重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ２０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｆ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ −３４ ＳＣ ８０．５ ＳＡ ９２．７ Ｎ １００．５ Ｉｓｏ

【００７７】実施例８ 下記の組成のスメクチックＣ液晶混合物（Ｇ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール １５重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール ３５重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ペンチルフェニル） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ２０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｇ）は下記の相転移温
度を示した。 Ｃｒ −２９ ＳＣ ６６．６ ＳＡ ７６．１ Ｎ ７９．４ Ｉｓｏ

【００７８】実施例９ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｈ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ウンデシルチアジアゾール ２０重量％ ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール ４０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ペンチルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘキシルフェニル） チアジアゾール １５重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン ５重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｈ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ −５ ＳＣ ６８．４ ＳＡ ７９．３ Ｎ ８２．１ Ｉｓｏ

【００７９】実施例１０ 下記の組成のスメクチックＣ液晶組成物（Ｊ）を調製し
た。 ２−（４−オクチルフェニル）−５−ヘプチルチアジアゾール １０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘプチルフェニル） チアジアゾール ２０重量％ ２−（４−プロピルフェニル）−５−（４−ヘキシルフェニル） チアジアゾール ２５重量％ ２−（４−ヘキシルトランスシクロヘキシル−５−（４−ペンチルフェニル） チアジアゾール ２５重量％ ２−（４−ペンチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン １０重量％ ２−（３−フルオロ−４−オクチルオキシフェニル）−５−ヘプチルピリジン １０重量％ このスメクチックＣ液晶組成物（Ｊ）は下記の相転移温
度（℃）を示した。 Ｃｒ ２ ＳＣ ８９．１ ＳＡ ９３．９ Ｎ １１７．４ Ｉｓｏ

【００８０】強誘電性液晶特性を測定するために、以下
の方法でセルを作成した。このセルの断面図を図１１に
示す。まず、パターン化されたＩＴＯ１２が蒸着された
ガラス基板１１を用意し、これを丁寧に洗浄した。その
基板上に絶縁膜１３と配向膜１４を塗布し、布で一方向
に擦ってラビングをかけた。そして、二枚の基板をラビ
ング方向が平行になるようにして貼り合わせた。こうし
て作成したセルは、電極間隔が約１．５μｍであった。
この中に液晶組成物１５を注入し、封止して液晶セルを
完成した。偏光顕微鏡で画素内がスメクチックＣ相にお
いて一様なＣ２Ｕ配向となっていることを確認し、そう
でない場合は再配向を行って一様なＣ２Ｕ配向を実現さ
せた。

【００８１】全ての強誘電性液晶特性は上述の方法によ
って作製されたセルを用いて測定した。 メモリ角（２θｍ）： クロスニコルにした偏光顕微鏡
にセルを乗せ、試料に±５Ｖ、周波数１００ｋＨｚの矩
形波を印加した状態で、二つの消光位間の角度を計算す
ることで決定した。 自発分極： 矩形波を印加して分極反転電流を解析する
ことで決定した。 τmin、およびＥminは、図１２に示すように電圧の絶対
値がＶ、パルス幅がτの単極性パルスを一定周期Ｔごと
に電圧の極性を切り換えながら印加して，完全に書き換
わりを起こすパルス幅を測定し、得られτ−Ｖ曲線のτ
の最小値をτmin、その時のセルにかかる電界をＥminと
した。さらにそのセルを用い、Malvern3における書き換
え用、非書き換え用の波形を一定周期ごとに電圧の極性
を切り換えながらセルに印加して駆動実験を行った。図
１３中の（Ａ）は、Malvern 3での書き換え用の波形
を、（Ｂ）はMalvern 3での非書き換え用の波形を表し
ている。書き換え用波形で完全に書き換わりを起こすパ
ルス幅の最小値と、非書き換え用波形で全く書き換わり
を起こさないパルス幅の最大値とで、それぞれτ−Ｖ曲
線を描いたとき、その両者に挟まれる領域が駆動可能領
域となる。従って、前者のτminが後者のそれよりも小
さければ、その試料は書き換え用波形のτminで駆動可
能であり、そうでなければその試料は書き換え用波形の
τminで駆動不可能である。駆動領域のτの最小値は最
速駆動点（fastest line address time,f.l.a.t.）と呼
ばれるもので、書き換え用波形のτminで駆動可能であ
れば、このτminがf.l.a.t.となる。この様子を図１４
の（Ａ）、（Ｂ）に示した。（Ａ）の場合、書換え用波
形のτminで駆動可能、（Ｂ）の場合、書換え用波形の
τminで駆動不可能である。

【００８２】実施例１１ 下記の２種類の光学活性化合物からなる光学活性組成物
（イ）を調製した。

【００８３】

【化１９】

【００８４】実施例３に記載のスメクチックＣ液晶混合
物（Ｃ）９８．５重量％と、上記の光学活性組成物
（イ）１．５重量％とからなる強誘電性液晶組成物（VI
I）を調製した。この強誘電性液晶組成物は下記の相転
移温度（℃）を示し、 ＳＣ＊ ６４．５ ＳＡ ８８．４ Ｎ＊ １０１．１ Ｉｓｏ ２５℃において測定した強誘電性特性は下記のとおりで
あった。 メモリ角（２θｍ） ２１．１ ｄｅｇ． 自発分極 ８．１９ ｎＣ／ｃｍ² τmin １３．５ μｓｅｃ Ｅmin ２１ Ｖ／μｍ この強誘電性液晶組成物（VII）を用いた液晶表示素子
に、単極性パルスを印加したときのτ-V特性を図１５の
（Ａ）に、また Malvern 3の波形を印加したときのτ−
Ｖ特性を図１５の（Ｂ）に示した。

【００８５】実施例１２ 実施例４に記載のスメクチックＣ液晶混合物（Ｄ）９
８．５重量％と、上記の光学活性組成物（イ）１．５重
量％とからなる強誘電性液晶組成物（VIII）を調製し
た。この強誘電性液晶組成物は下記の相転移温度（℃）
を示し、 ＳＣ＊ ６６．４ ＳＡ ７６．８ Ｎ＊ ８１．０ Ｉｓｏ ２５℃において測定した強誘電性特性は下記のとおりで
あった。 メモリ角（２θｍ） ２８．１ ｄｅｇ．. 自発分極 ９．６２ ｎＣ／ｃｍ² τmin １５．４ μｓｅｃ Ｅmin １８ Ｖ／μｍ f.l.a.t. ２１．０ μｓｅｃ Ｅ at f.l.a.t. １５ Ｖ／μｍ この強誘電性液晶組成物(VIII)を用いた液晶表示素子
に、単極性パルスを印加したときのτ-V特性を図１６の
（Ａ）に、また Malvern 3の波形を印加したときのτ−
Ｖ特性を図１６の（Ｂ）に示した。

【００８６】実施例１３ 実施例５に記載のスメクチックＣ液晶混合物（Ｅ）９
８．５重量％と、上記の光学活性組成物（イ）１．５重
量％とからなる強誘電性液晶組成物（IX）を調製した。
この強誘電性液晶組成物は下記の相転移温度（℃）を示
し、 ＳＣ＊ ８４．０ ＳＡ ９６．０ Ｎ＊ １０２．０ Ｉｓｏ ２５℃において測定した強誘電性特性は下記のとおりで
あった。 メモリ角（２θｍ） ２４．１ ｄｅｇ． τmin １８．２ μｓｅｃ Ｅmin ２２ Ｖ／μｍ f.l.a.t. １７．２ μｓｅｃ Ｅ at f.l.a.t. ２０ Ｖ／μｍ この強誘電性液晶組成物（IX）を用いた液晶表示素子
に、単極性パルスを印加したときのτ-V特性を図１７の
（Ａ）に、また Malvern 3の波形を印加したときのτ−
Ｖ特性を図１７の（Ｂ）に示した。 実施例１４ 実施例８に記載のスメクチックＣ液晶混合物（Ｇ）９
８．５重量％と、上記の光学活性組成物（イ）１．５重
量％とからなる強誘電性液晶組成物（Ｘ）を調製した。
この強誘電性液晶組成物は下記の相転移温度（℃）を示
し、 ＳＣ＊ ７９．５ ＳＡ ９２．５ Ｎ＊ １０１．１ Ｉｓｏ ２５℃において測定した強誘電性特性は下記のとおりで
あった。 メモリ角（２θｍ） ２８．８ ｄｅｇ． 自発分極 １０．９５ ｎＣ／ｃｍ² τmin １６．３ μｓｅｃ Ｅmin １８ Ｖ／μｍ f.l.a.t. １７．４ μｓｅｃ Ｅ at f.l.a.t. １５ Ｖ／μｍ この強誘電性液晶組成物（Ｘ）を用いた液晶表示素子
に、単極性パルスを印加したときのτ-V特性を図１８の
（Ａ）に、また Malvern 3の波形を印加したときのτ−
Ｖ特性を図１８の（Ｂ）に示した。

【００８７】以上の実施例、比較例が示すとおり、本発
明により、応答速度が速く、τ−Ｖminを利用した強誘
電性液晶表示素子に好適に使用できるスメクチック液晶
組成物を得ることができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明により提供されるスメクチック液
晶組成物は、τ−Ｖminに適した十分負に大きいΔε
と、良好な配向性を実現するために十分な温度領域のＳ
Ａ相と、速い応答速度を同時に発現する。この組成物を
利用した液晶表示素子は、実用的にτ−Ｖminを利用し
た強誘電性液晶素子として使用できる。

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１と比較例１の応答時間の温度依存性
を示す図。

【図２】 実施例１と比較例２の応答時間の温度依存性
を示す図。

【図３】 実施例２と比較例３の応答時間の温度依存性
を示す図。

【図４】 本発明のスメクチック液晶組成物を用いた強
誘電性液晶素子の構造および作製法を説明するための断
面図。

【図５】 本発明の液晶素子を用いて大容量の強誘電性
液晶素子を作製する方法を模式的に示した図。

【図６】 強誘電性液晶素子のＣ１配向とＣ２配向を説
明するための図。

【図７】 強誘電性液晶素子の４つの配向状態の分子配
向モデルを示す図。

【図８】 強誘電性液晶材料のτ-V特性を用いて強誘電
性液晶素子を駆動する駆動波形(A)を示す図。

【図９】 強誘電性液晶材料のτ-V特性を用いて強誘電
性液晶素子を駆動する駆動波形(B)を示す図。

【図１０】 強誘電性液晶材料のτ-V特性を用いて強誘
電性液晶素子を駆動する駆動波形を示す図。

【図１１】 本発明実施例で用いた液晶セルの構造を示
す断面図。

【図１２】 実施例で用いた単極性パルスの波形を示す
図。

【図１３】 Malvern 3 における書き換え用波形
（Ａ）、及び Malvern 3における非書き換え用波形
（Ｂ）を示す図。

【図１４】 Malvern 3におけるτ−Ｖ曲線と駆動領域を
示す図。

【図１５】 実施例１１の強誘電性液晶組成物(VII）を
用いた液晶表示素子に、単極性パルスを印加したときの
τ-V特性を示す図（Ａ）、および Malvern 3の波形を印
加したときのτ−Ｖ特性を示す図（Ｂ）。

【図１６】 実施例１２の強誘電性液晶組成物(VIII)を
用いた液晶表示素子に、単極性パルスを印加したときの
τ-V特性を示す図（Ａ）、および Malvern 3の波形を印
加したときのτ−Ｖ特性を示す図（Ｂ）。

【図１７】 実施例１３の強誘電性液晶組成物（IX）を
用いた液晶表示素子に、単極性パルスを印加したときの
τ-V特性を示す図（Ａ）、およびMalvern 3 の波形を印
加したときのτ−Ｖ特性を示す図（Ｂ）。

【図１８】 実施例１４の強誘電性液晶組成物（Ｘ）を
用いた液晶表示素子に、単極性パルスを印加したときの
τ-V特性を示す図（Ａ）、およびMalvern 3 の波形を印
加したときのτ-V特性を示す図（Ｂ）。

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 秀雄 千葉県市原市飯沼195番地の６ (72)発明者 古川 智朗 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 竹田 均 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 向殿 充浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（ＡＩ） 【化１】 （式中、Ｒ¹は炭素数１〜１２のアルキル基又はアルコ
   シキ基を示し、Ｒ²は炭素数１〜１２のアルキル基を示
   す。）で表される化合物、一般式（ＡII） 【化２】 （式中、Ｒ³およびＲ⁴はそれぞれ独立に炭素数１〜９の
   アルキル基を示し、環Ａはベンゼン環またはシクロヘキ
   サン環を示す。）で表される化合物、及び一般式（Ｂ
   Ｉ） 【化３】 （式中、Ｒ⁵およびＲ⁶はそれぞれ独立に炭素数１〜１８
   のアルキル基又はアルコキシ基を示し、Ｘは水素又はフ
   ッ素を示す。）で表される化合物を、各々少なくとも１
   種類含有するスメクチック液晶組成物。
2. 【請求項２】 一般式（ＡＩ） 【化４】 （式中、Ｒ¹は炭素数１〜１２のアルキル基又はアルコ
   シキ基を示し、Ｒ²は炭素数１〜１２のアルキル基を示
   す。）で表される化合物、一般式（ＡII） 【化５】 （式中、Ｒ³ およびＲ⁴ はそれぞれ独立に炭素数１〜９
   のアルキル基を示し、環Ａはベンゼン環又はシクロヘキ
   サン環を示す。）で表される化合物、及び一般式（ＢI
   I) 【化６】 （式中、Ｒ⁷及びＲ⁸はそれぞれ独立に炭素数１〜１８の
   アルキル基を示し、Ｘは水素又はフッ素を示す。）で表
   される化合物を、各々少なくとも１種類含有するスメク
   チック液晶組成物。
3. 【請求項３】 一般式（ＡＩ）で表される化合物の含有
   量と一般式（ＡII）で表される化合物の含有量の合計が
   液晶組成物全体の５０ｗｔ％以上である請求項１又は請
   求項２に記載のスメクチック液晶組成物。
4. 【請求項４】 一般式（ＡＩ）で表される化合物の含有
   量が１０〜６０重量％であり、一般式（ＡII）で表され
   る化合物の含有量が３０〜７０重量％であり、かつ一般
   式（ＢＩ）で表される化合物の含有量が５〜４０重量％
   である、請求項１に記載のスメクチック液晶組成物。
5. 【請求項５】 一般式（ＡＩ）で表される化合物の含有
   量が１０〜６０重量％であり、一般式（ＡII）で表され
   る化合物の含有量が３０〜７０重量％であり、かつ一般
   式（ＢII）で表される化合物の含有量が５〜４０重量％
   である、請求項２に記載のスメクチック液晶組成物。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項に記載
   の組成物を全体量の７０重量％以上含むスメクチック液
   晶組成物。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項に記載
   の液晶組成物に、少なくとも１種の光学活性化合物を添
   加してなるカイラルスメクチック液晶組成物。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のカイラルスメクチック
   液晶組成物を使用した液晶表示素子。
9. 【請求項９】 強誘電性液晶のスメクチック層構造の折
   れ曲がり方向と配向膜の一軸配向処理の方向とが同一で
   ある請求項８記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 液晶と配向膜との界面での液晶分子の
    プレチルト角が１０度以下であることを特徴とする請求
    項８または請求項９に記載の液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 電極を有する一対の絶縁基板と、該基
    板間に介在させたカイラルスメクチック液晶組成物と、
    前記電極に選択的に電圧を印加することによって液晶の
    光軸を切り換える駆動手段と、前記光軸の切り替えを光
    学的に識別する手段とを有する液晶表示素子であって、
    前記液晶組成物として、請求項７に記載のカイラルスメ
    クチック液晶組成物を用い、前記電極として複数の走査
    電極と複数の信号電極が互いに交差する方向に配列され
    た電極を用い、該走査電極と該信号電極が交差した領域
    のカイラルスメクチック液晶組成物が、２つの安定状態
    を持った強誘電性液晶素子であって、該領域を画素と
    し、該画素が選択されたとき、その画素へ第一パルス電
    圧（Ｖ１）に引き続いて第二パルス電圧（Ｖ２）、また
    は第一パルス電圧（−Ｖ１）に引き続いて第二パルス電
    圧（−Ｖ２）を印加すれば、該画素内のある部分を構成
    する強誘電性液晶分子を一方の安定状態、または、他方
    の安定状態とし、またその同じ画素へ第一パルス電圧
    （Ｖ３）に引き続いて第二パルス電圧（Ｖ４）、または
    第一パルス電圧（−Ｖ３）に引き続いて第二パルス電圧
    （−Ｖ４）を印加すれば、その画素内の同じ部分を構成
    する強誘電性液晶分子の安定状態を保持する、 ０＜Ｖ２＜Ｖ４ Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ４−Ｖ３ なる関係にあるパルス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４
    を用いて画素を駆動することを特徴とする請求項８、９
    または１０のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 カイラルスメクチック液晶組成物が２
    つの安定状態を持った強誘電性液晶素子であって、一方
    の安定状態から他方の安定状態へ書き換えるのに必要な
    単極性パルスのパルス幅−パルス電圧特性において、パ
    ルス幅の極小値を与えるパルス電圧が６０Ｖ以下である
    ことを特徴とする請求項１１記載の液晶表示素子。
13. 【請求項１３】 カイラルスメクチック液晶組成物が２
    つの安定状態を持った強誘電性液晶素子であって、一方
    の安定状態から他方の安定状態へ書き換えるのに必要な
    単極性パルスのパルス幅−パルス電圧特性において、パ
    ルス幅の極小値を与えるパルス電圧が４０Ｖ以下である
    ことを特徴とする請求項１１記載の液晶表示素子。