JPS6327590A - 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】 本発明は、新規な液晶組成物、特に強誘電性液晶組成物
に関するものである。

本発明になる強誘電性液晶組成物は、従来の液晶材料と
比較し、特に高速応答性及びメモリー性にすぐれた液晶
表示素子への利用を有効ならしめるものである。

液晶表示素子はその低電圧作動性、低消費電力性、薄を
表示が可能なこと、受光型で目が疲れないことなどのす
ぐれた特徴を有するため、各種表示素子として、広く用
いられている。

現在のところ、表示方式としてはＴ　Ｎ　（Ｔｗｉｓ−
ｔｇｄ　Ｎｔｔｒｒｕｘｔｉｃ　）　ｆｊｌと呼ばれる
ネマチック液晶を材料として用いるものが最も一般的で
ある。しかし、このＴＮ型表示素子においては、前記の
すぐれた特徴をすべて有する反面、ＣＲＴなど、他の発
光型の表示方式と比較すると、応答が非常に遅いという
欠点があった。そのため、テレビ等の動画面や、高速プ
リンターのヘッド等、速い応答が必要とされる表示素子
への応用においては種々の制約を受けていた。

液晶表示素子としては、ＴＮ型以外にもｒスト−ホスト
（ＧＥ）型、複屈折制御（ＥＣＢ）型、相転移（ＰＣ）
ＦＪ−１熱効果型等が開発されておシ、それぞれに特徴
を有しているが、その応答性においては、いずれもＴＮ
Ｍｌと比べて特に高速が得られるものとは言えなかった
。これらの表示素子に対して、高速応答が得られる表示
方式として二周波駆動型が開発され、応答性においては
かなシの改善がなされたが、それでも充分満足のできる
ものとは言い難かった。この丸め、さらに応答性にすぐ
れた新しい表示方式の開発が試みられてきた。

この目的に沿ったものとして、最近、強訴電性液晶が発
表された（メイヤーら、ジュルナール・ド・フイノーク
、３６　　Ｌ６９（１９７５））。

この強誘電性液晶を利用した表示素子は、従来の液晶と
比較して、１００〜１０００倍という高速応答と、双安
定性によるメモリー効果が可能であり（クラークら、ア
プライド・フィックス・レタース、と　８９９　（１９
８０））、テレビ等の動画像や、高速光シャッター等を
はじめとする多方面の表示素子への応用が期待できるも
のである。

強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のカイメ曳メ
クチツク相に属するものであシ、その中でもカイラルス
メクチックＣ相（以下ＳＣ＊相と略記する）が、最も低
粘性で実用的に望ましいものである。

ＳＣ＊相を示す液晶化合物は、これまでにも検討されて
きておシ、既に、数多く知られている。

代表的なものとしては、初めて合成された強誘電性液晶
として知られている（５）−２−メチルブチル・ｐ−デ
シルオキシベンジリデンアミノシンナメート（ＤＯＢＡ
ＭＢＣと略称されている）およびその同族体のシック塩
基系液晶をあげることができる。これは今でも強誘電性
液晶の物性や配向などの検討用として最もよく用いられ
ている液晶化合物の１つでちって、自発分極やピッチな
ど強誘電性液晶において重要な物性値を比較検討する場
合の１つの基準物質とも壜っている。しかしＤＯＢＡＭ
Ｂ’Ｃとその系列化合物には、■光に対する安定性に欠
ける■水分に対する安定性に欠ける■それ自身有色であ
る■ＳＣ＊相を示す温度範囲が、７６″〜９３＠と狭く
かつ室温よシはるかに高い、などの欠点があシ実用面か
らみると満足できるものではなかった。

こうした欠点を改良すべく、化学的に安定なエステル系
のものが最近検討されておシ、既に報告例もある。総説
としては、１）グツドビー他、リキッド・クリスタル・
アンド・オーダード・フリューイズ、４、Ｐ１〜２）グ
ツドビー他、モレキュラー・クリスタルズ・アンド・リ
キッド・クリスタルズ、１１０．１７５（１９８４）な
どをあげることができる。

しかし、これらに紹介されている化合物では、分子内に
ベンゼン環を２個含むいわゆる２環性のものではＳＣ＊
相がモノトロピックであることが多く、また、ベンゼン
環を３個含むいわゆる３３１１性のものではＳＣ＊相の
温度範囲が高すぎるというきらいがあった。このためこ
れらの化合物は、。

すべて配合によってその温度域を調整する必要があった
。本発明者らは既に、とうした化合物の特′定の位置に
フッ素、塩素等のへロｒン原子を導入することによって
、その転移温度、特に融点を大きく引き下げて、よシ実
用的な強誘電性液晶化合物を得ることができることを報
告している（％顆間６０−１７９１、特願昭６０−７１
６２８、特願昭６０−８１６８８、特願昭６０−９０６
７６、特願昭６０−９８７１２など）。

すでに、エステル系、へロｒン置換されたエステル系又
はピリミジン骨格を含む強誘電性液晶は、配合によシ室
温を含む広い温度範囲でＳＣ＊相をとることが報告され
ている。しかし、これらの室温付近での応答速度はたか
だかα５〜１．Ｑｍｌｔｅｃ以上であシ、実用上充分な
ものとはいえない。

強誘電性液晶は、実用化上、室温を含む広い温度範囲で
Ｓｃｍ＊相をとることを前提として、高速応答性、大き
な自発分極、適切ならせんピッチ、チルト角、メモリー
性等の緒特性を具備していなければならない、一般的に
液晶は単独化合物で必要な緒特性を満足するものはなく
、各種特性を有する液晶を配合することによって実用的
特性を示すようになる。

強誘電性液晶に関しても、当然、配合によシ諸特性を具
備することが必要である。ところが、現在、強誘電性液
晶の配合に関する報告は少く、ＳＣ＊相の温度範囲拡大
に関して数件の報告（第゛１０回液晶討論会１４ＡＯ９
北村、白尾等；第１１回液晶討論会２Ｎ２０山口、末永
等；特開昭６０−２４８７８９など）及びピッチ調整に
関する報告（Ｍｏ１．　Ｃｒｙｓｔ、　Ｌｉｑ、　Ｃｒ
ｙｓｔ、＊　１１０（１９８４）１７５、Ｊ、　Ｆ、　
Ｇｏｏｄｂｙ　ａｔα１．）などがなされているにすぎ
ない、しかし、それら配合によって得られる強誘電性液
晶組成物は、基本 温付近での応答速度が遅く、実用化に不充分なのである
。テレビ等のディスプレイ用表示素子として要求される
１００μｓｅｃ以下の高速応答性を室温を含む温度範囲
で示す強誘電性液晶が強く望まれている。

本発明は、そのような要請にこたえる液晶組成物を提供
するものである。

本発明者等は強誘電性液晶の室温を含む広い温度範囲で
高速応答性を示す配合条件について鋭意研究を重さねた
結果、一般式 （式中、Ｒは炭素原子数１〜２０の直弾状アルキル基を
示し、Ｘ及びＹはＨ，Ｆ又はＣｔ原子を示し、いずれも
同時にＨではなく、Ｑ＊は不斉炭素原子を含む１−メチ
ル−ヘプチル（Ｒ）又は１−メチル−ヘプチル（５）を
示し、九は０又は１である。）で表わされる化合物を強
誘電性液晶又は強誘電性液晶組成物にα１〜８０％添加
することにより、大巾な応答速度の改善が可能であるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に用いる化合物（Ｉ）のＲ即ち直鎖状アルキル基
の長さは、添加の対象となる強誘電性液晶又は強誘電性
液晶組成物の種類によシ、種々のものが選ばれるが、添
加の対象となる強誘電性液晶又は強誘電性液晶組成物の
ＳＣ□＊相温度範囲を大巾に縮小しない範囲が適切であ
る。即ち、化合物（Ｉ）におけるＲの炭素数は、１〜２
０の間で選ばれるが、好ましくは７〜１４である。

化合物（Ｉ）は、対象となる強誘電性液晶又は強誘電性
液晶組成物のＳｃ＊相温度範囲を拡大する組合せが存在
することが見出されており、本発明化合物（Ｉ）の特長
となっている。また、化合物（Ｉ）のｎ＝１及びｎ＝２
の両者及びそれらの２種類以上の化合物を混合して用い
ることによシ、添加の対象となる強誘電性液晶又は強誘
電性液晶組成物のＳｃ＊相温度範囲を調整（温度域を拡
大又は低温域への移動、高温域への移動）することも可
能であり、実用的な温度範囲で高速応答性を得るために
非常に有効なものである。

化合物（Ｉ）のＱ＊は、光学活性な１−メチル−ヘプチ
ルの（Ｒ）体又は（Ｓ）体のうちより適宜選ばれるが、
添加の対象となる強誘電性液晶又は強誘電性液晶組成物
のらせんピッチの方向又は自発分極の極性により、使い
分けられる。すなわち、添加の対象となる強誘電性液晶
又は強誘電性液晶組成物のらせんピッチの方向と反対の
方向をもつ化合物（Ｉ）を用いることによシ、らせんピ
ッチの長さを調整することが可能である。

添加の対象となる強誘電性液晶又は強誘電性液晶組成物
は、特に限定されることなく広範囲に選ばれる。しかし
、実用的な面からは、一般式（式中、Ｒ１は炭素原子数
１〜２０のアルキル基、アルコキシル基又はアルカノイ
ロシル基を示し、Ｑは単結合、−ＣＯＯ−１−ＯＣ−、
−ＣＨ＝Ｎ−１−Ｎ二ＣＨ−１号 Ｏ を示し、Ｙは単結合又は−ｃｏｏ−１−ｏｃ−１−〇−
又は−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−を示し、Ｒ１は不整炭素を
含むアルキル基又はへロｒン化アルキル基を示し、Ｘ、
゛及びＸ、はＨ又はＦ、Ｃ１等のハロダン原子又は−〇
Ｈ基を示し、ｎ及び常は０〜３より選ばれる整数であっ
て、どちらも同時にゼロであることはない、） で示されるエステル系強誘電性液晶、ぎリミヅン系強誘
電性液晶又はシッフ塩基系強誘電性液晶及びそれらの組
成物が好ましい。特に、化合物面の強誘電性液晶の配合
により室温を含む広い温度範囲でＳＣ＊相を示す強誘電
性液晶組成物は好適である。

化合物（Ｉ）を含む強誘電性液晶組成物を、？リイミド
を塗布しラビング配向処理された１、Ｔ、０゜ガラスセ
ルに注入し、温度勾配法にて配向させ、２０Ｆ、５０７
７ｇの矩形波を印加して応答速度を測定した結果、２５
℃において１００μｓｅｃ以下という高速応答性を示す
ものが見出された。従って、本発明の強誘電性液晶組成
物は、一液晶表示用素子として充分に実用の域に達する
ものである。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明の主旨と適用範囲はこれらの実施例によって限定さ
れるとのではない。

実施例１ 一般式（Ｉ）においてＲ＝　Ｃ，！Ｈ，，、ｎ＝１、Ｘ
＝Ｈ，Ｙ＝Ｆ、Ｑ＊＝ｊ−メチル−ヘプチル（Ｓ）で示
される化合物（Ａ）、すなわち、式を、下式（Ｂ） で示される強誘電性液晶（ＳＣ＊相温度範囲１４〜９１
℃）に１０％添加して得られた強誘電性液晶組成物は、
ＳＣ＊相温度範囲は０〜８５℃と広範囲であった。この
組成物を一すイミド塗膜を有しラビング配向処理を施し
た厚さ２．８μ仇のＩ。

Ｔ、０．ガラスセルに注入し、温度勾配法にて配向させ
、２０Ｖ、５０Ｈｚの矩形波を印加して、マルチホトマ
ルプレイヤーにて、その応答速度を測定した。この時の
測定温度と応答速度の関係を添付図面に示す。図にみら
れるように、室温域２５℃において９２μｓｅｃと元の
強誘電性液晶化合物（Ｂ）に比べ１０倍速い応答速度が
得られた。

実施例２ 一般式（Ｉ）においてＲ”　Ｃｌ０Ｈ！１、ｎ＝１、Ｘ
＝Ｈ，Ｙ＝ＦＸＱ”＝１−メチル−ヘプチル（Ｒ）で示
される化合物（Ｃ）、すなわち、式を、下式（Ｄ） で示される強誘電性液晶組成物（Ｓｃ＊相温度範囲は５
８〜９０’Ｃ）に１０％添加したところ、Ｓｃ＊相温度
範囲は４３〜８５℃と広がった。実施例１と同様に２．
４μｍの厚さのセルで応答速度を測定したところ、４８
°Ｃで９ｏμ５ｔｔｃ、　　６５℃で８２μｓｅｃであ
った。一方、添加なしの組成物（Ｄ）の応答速度を同じ
ように測定したところ、４８℃で２１０μｓｅｃ、　　
６５℃で１７２μｓａＣであった。

実施例３ 実施例２で用いた化合物（Ｃ）を、下記（Ｅ）で示され
る強誘電性液晶組成物（Ｓｃ＊相０Ａ度範囲−３〜＋６
３℃である）に１０％添加して得られる強誘電性液晶組
成物は、Ｓｃ＊相温度範囲が一６〜＋６３℃と広範囲で
あり、実施例１と同様に２．８μ兜の厚さのセルで応答
速度を測定したところ、２５℃で１０５μ口Ｃと非常に
速い応答速度を示した。この速度は元の強誘電性液晶組
成物（Ｅ）の約１２倍の速さであった。

実施例４〜１０ 実施例３で用いた強誘電性液晶組成物（′Ｅ）に、化合
物（Ｉ）の各種を１ｏＸ添加した強誘電性組成物につい
て、実施例１と同様にＳｃ＊相温度範囲及び２！１℃に
おける応答速度を測定し、下表に示す結果を得た。

本発明によれば、現在までに種々開発された強誘電性液
晶又は強誘電性液晶組成物の応答速度を大巾に改善する
ことが可能である。特に、室温を含む温度範囲において
１００μｓｅｃ以下の応答性を示す強誘電性液晶組成物
が得られるので、従来にない高速応答性液晶表示素子の
製作が可能となり、強誘電性液晶の実用化に寄与し得る
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は実施例１における測定値をプロットした図表
であって、強誘電性液晶（Ｂ）及びそれに化合物（，４
）を１０％添加した組成物について応答速度の１度特性
が示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは炭素原子数１〜２０の直鎖状アルキル基を
   示し、Ｘ及びＹはＨ、Ｆ又は Ｃｌ原子を示し、いずれも同時にＨではな く、Ｑ＾＊は不斉炭素原子を含む１−メチル−ヘプチル
   （Ｒ）又は１−メチル−ヘプチ ル（Ｓ）を示し、ｎは０又は１である。） で表わされる化合物の少くとも一つが強誘電性液晶又は
   強誘電性液晶組成物に０．１〜８０％添加されて成るこ
   とを特徴とする応答速度が改善された強誘電性液晶組成
   物。 ２、特許請求の範囲第１項記載の組成物の少くとも一つ
   を構成要素とする液晶表示素子。