JPS63289090A - カイラルスメクチック液晶組成物 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学活性な高分子液晶性化合物を含有してな
るカイラルスメクチック液晶組成物に関する。

［従来の技術］ 従来の液晶表示方式としては、ＴＮ（ツィステッド　ネ
マチック：　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　）型表
示方式が多く用いられてきた。この方式は、消費電力が
少ないなどの特徴をもつ反面、画素密度を高くしたマト
リクス電極構造を用いた時分割駆動の時、クロストーク
を発生する問題点があるため、画素数が制限されていた
。また、電界応答が遅く、視野角特性が悪いなどの問題
点があった。

一方、従来の液晶素子の欠点を改善するものとして、双
安定性を有する強誘電性液晶の使用が、クラーク（Ｃ１
ａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）によ
り提案されている。（特開昭５６−１０７２１６号公報
、米国特許第４３６７９２４号明細書等）この、双安定
性を有する液晶としては、一般にカイラルスメタティッ
クＣ相（Ｓｓ”Ｃ）またはＨ相（Ｓｓ″Ｈ）を有する強
誘電性液晶が用いられる。

この強誘電性液晶の特徴として、電界応答が速く、視野
角特性もすぐれていることから、大容量、大面積の液晶
素子への応用が考えられている。双安定性と高速応答性
を得るため、クラーク等が提唱しているように、セルギ
ャップｄを液晶のらせんピッチｐよりも小さくしくｄ≦
ｐ）、らせんをほどく必要がある（エフ。ニー、クラー
ク、ニス、ティー、ラガウェル“アプライド・フィジッ
クス・レターズ（Ｎ、　Ａ、　Ｃ１ａｒｋ、　Ｓ、　Ｔ
。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ　　Ａｐｐ１．　　Ｐｈｙｓ、　　
Ｌｅｔｔ、″　：１６．　８９９　　頁（１９８０年）
〕が、一般に現状の強誘電性液晶のらせんピッチは短い
ものか多く、らせんピッチをほどくには、セル厚を１〜
２ＩＬ■にする必要かある。しかし、このように薄いセ
ルで大面積化をはかることはむずかしい。

この問題を解決する一つの方法として、らせんのねじれ
方が右回りの液晶と左回りの液晶を混合する方法が提案
されている。（特開昭６０−９０２９０号公報）この方
法では、強誘電性液晶の自発分極の大きさをあまり小さ
くすることなく、らせんピッチを長くすることができる
。しかしながら、この様に、らせんピッチを長くしても
、液晶素子の大面積化をはかるためには、同時に均一な
モノドメインができなければならず、そのために液晶セ
ルに適当な配向処理を施す方法が行われるが、液晶素子
を作る際に用いるスペーサーの存在が原因となり、配向
欠陥か生じる。この点を解決する方法として成膜性の良
い高分子液晶を用いることが考えられる。

ところで、高分子液晶を用いた液晶表示の例としては、
ブイ・シバエフ（Ｖ、５ｈｉｂａｅｖ）　、ニス・コス
トロミン（Ｓ、Ｋｏｓｔｒｏｍｉｎ）　、　エヌ・ブラ
ーテ（Ｎ、ＰＩａｔｅ）　、ニス・イワノフ（Ｓ、ｒｖ
ａ　ｏｖ）、ブイ。

ヴエストロフ（Ｖ、Ｖｅｓｔｒｏｖ）　、アイ・ヤコブ
レフ（１，Ｙａｋｏｖｌｅｖ）著の“ポリマー・コミュ
ニケーションズ″　（“Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｃｏｍ＊ｕｎ
ｉｃａＬｉｏｎｓ”）第２４ａ１第３６４頁〜３６５頁
の“サーモトロピック・リキッドクリスタリン・ボリマ
ーズ、１４”　（“Ｔｈｅ　ｒＩｎｏ−ｔｒｏｐｉｃ　
Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｐｏｌｙｍｅ
ｒｓ、　１４”）に示される熱書き込み高分子液晶表示
素子を挙げることができる。

しかしながら、この方法は読み取りとして光の散乱を利
用しているので、コントラストが悪く、かつ高分子化に
伴なう応答速度の遅れという問題もあって実用化には至
っていない。

［発明か解決しようとする問題点］ 本発明１は上記の様な従来例の問題点、すなわちらせん
ピッチが長く、双安定状態が比較的得られやすいと考え
られるらせんのねじれの向きが右回りと左回りの強誘電
性液晶を混合した液晶組成物の大面積化に伴う配向欠陥
の問題を、光学活性な高分子液晶性化合物と混合させる
ことで解決すると同時に、従来、高分子液晶の問題点と
されていた電界に対する応答速度が遅い点を解決するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］および［作用］即ち、
本発明は、不斉炭素を含有する光学活性な高分子液晶性
化合物に少なくとも一種類の低分子液晶性化合物を含有
してなる液晶組成物において、前記低分子液晶性化合物
のうちの少なくとも一種類のらせんピッチのねじれの向
きが、前記高分子液晶性化合物とは反対向きであること
を特徴とするカイラルスメクチック液晶組成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明によれば、光学活性な高分子液晶性化合物に、ら
せんピッチのねじれの向きが、前記高分子液晶性化合物
のそれとは反対向きである低分子液晶性化合物を少なく
とも一種類含有させることにより、らせんピッチが大き
く、かつ高分子液晶性化合物の混合の効果のある、すな
わち成膜性に優れ、メモリ安定性に優れたカイラルスメ
クチック液晶組成物を提供することかできる。

しかも、このカイラルスメクチック液晶組成物は、電界
応答の速さも高分子液晶性化合物を混合しない低分子液
晶性化合物の場合とほとんど変化がなく、スイッチング
特性に優れており、従来の高分子液晶における電界応答
が遅いという問題を解決することができる。

本発明において用いられる不斉炭素を有する高分子液晶
性化合物としては、側ＩＩ４型高分子液晶性化合物およ
び主鎖型高分子液晶性化合物等を用いることができる。

側鎖型高分子液晶性化合物としては、下記の式（１）　
　〜（１２）に示すようなものが挙げられる。（但し、
式中　哀は不斉炭素中心を示し、ｎｗ５〜１０００であ
る） （層、＝２〜１０） （■２＝２〜！５） （７）　　　　　ＩＩ ■ −＋　ＣＩ＋、−Ｃ→− １１′ Ｃ１１゜ （Ｃ１ｌ□−Ｃ→− Ｃｉ） （ＣＨ２−Ｃ→− 署 （ｍ□＝２〜１５） （ｍ、＝２〜１５） また、不斉炭素を有する高分子液晶性化合物として、よ
り好ましくは、下記の式（１３）〜（２５）に示される
主鎖型高分子液晶性化合物か挙げられる。

１ｉ’Ｈ３ （ｘ　＋　ｙ　＝　１　、　＠２＝　２〜１５）ＣＩ：
ｌ ■ Ｒ，＝　−Ｃ１１□ＣＩＨＣ１＋２→−Ｒ，＝＋ＣＩｌ
□→−（ｘ＋ｙ＝１，５２＝２〜１５） （ｘ＋ｙ＝１．ｍ２＝２〜１５） （■、＝１〜５） （ｓ、＝１〜３，１）＝１〜２０） （■５＝０〜５） （■５＝０〜５） （■５＝０〜５） （ｍｑ＝Ｏ〜５） 上記高分子液晶性化合物のＳｌｌ″Ｃ相におけるらせん
ピッチのねじれの向きを下記の表１に記す。但し、５１
８Ｃ相をもたないものについては、低分子液晶性化合物
（Ｓ■′Ｃ相を有する）との混合により得られるＳＩｌ
″Ｃを有する組成物のらせんピッチを求め、混合前の低
分子液晶性化合物のらせんピッチより長くなれば、高分
子液晶性化合物のらせんピッチは低分子液晶性化合物と
は反対向きであるというように決定した。

表　　　　１ 本発明のカイラルスメクチック液晶組成物に用いるのに
適する低分子液晶性化合物としては、強誘電性液晶であ
り、その種類に特に制限はなく、らせんピッチのねじれ
の向きが左回りのカイラルスメクチック相を有する液晶
および／または右回りのカイラルスメクチ・ンク相を有
する液晶が用いられる。その具体例を示すと、下記の式
（２６）〜（３５）に示すような低分子液晶性化合物が
挙げられる。

Ｏらせんピッチのねじれ方向が左のものＯらせんピッチ
のねじれ方向が右のもの以上に示す様な不斉炭素を有す
るところの高分子液晶性化合物と低分子液晶性化合物を
含有する本発明のカイラルスメクチック液晶組成物にお
いて、該高分子液晶性化合物の含有量は１０〜９０重量
％、好ましくは１０〜４０重量％であることか望ましい
。１０重量％未満では高分子特有の成膜性が悪くなり、
９０重量％をこえると液晶組成物の自発分極の大きさが
小さくなる。

なお、不斉炭素を有する高分子液晶性化合物と低分子液
晶性化合物をそれぞれ複数種組み合わせて用いることは
、デバイス設計の必要上から好ましく、温度特性−光学
特性・電気特性等を制御することか出来る。

［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ らせんピッチが左向きである高分子液晶性化合物（１６
）式において、ｍ＝５のものと、らせんピッチが右向き
である低分子液晶性化合物（３５）を混合すると、低分
子液晶性化合物が重量百分率５０％以上でＳ「Ｃ相を有
する高分子液晶組成物か得られた。この組成物の電界に
対する応答時間を調べたところ、低分子液晶性化合物の
重量百分率７０％以上の組成では低分子液晶性化合物の
応答時間とほぼ同じであった。

低分子液晶性化合物の重量百分率５０％の組成物のらせ
んピッチは３０１以上であり、これをセルギャップ１０
０ｊＬのセル（基板に平行配向処理を施し、　ＩＴＯの
透明電極を備えたもの）に等吉相から注入し、Ｓｍ”Ｃ
相まで徐冷し偏光顕微鏡により配向状態を観察したとこ
ろ、低分子液晶性化合物（３５）のみの場合と比べ良好
なモノドメインを形成していることが確認された。

実施例２〜１５ 実施例１に用いた高分子液晶性化合物のかわりに、下記
の表２に示す高分子液晶性化合物（らせんピッチのねじ
れの向きが左向きであるもの）を重量百分率で２０％、
低分子液晶性化合物（３５）に添加した組成物は、すべ
てＳｍ”Ｃ相を有することを確認した。これらの自発分
極の大きさＰｓ（？ＪＬ位ｎ（：／ｃ■２）を下記の表
２に記す。

これらの組成物を実施例１に用いたと同じセルギャップ
１００％のセルにラビング処理をほどこしたものへ封入
し、等吉相からＳｓ冗相まで徐冷し配向状態を観察した
ところ、やはり低分子液晶性化合￥＃（３５）の場合と
比較して良好なモノドメインが得られ、かつ層面の法線
方向がラビング方向と一致していた。このことは、すな
わち、らせんピッチのねじれの向きが左向きである高分
子液晶性化合物を添加することにより、低分子液晶性化
合物（３５）のらせんピッチか補償されていることを示
している。また、Ｐｓも低分子液晶性化合物（３５）単
独の場合と比べ、それほど減少していないことが確認さ
れた。高分子液晶性化合物（２４）については、らせん
の向きは決定できなかったか、低分子液晶性化合物（３
５）を加えることで前記の効果が認められた。

表　　　２ （注）高分子液晶組成物は高分子液晶性化合物２０重量
％、低分子液晶性化合物（３５）８０重量％の組成から
なる。

実施例１６ 構造式が下記のらせんピッチのねじれの向きが左のα）
式およびらせんピッチのねじれの向きか右の０式て表わ
される低分子液晶性化合物（以下、化合物■および化合
物■と記す）である強誘電性液晶の２Ｉ＆分混合系の相
図を第１図に示す。

以下に示す高分子液晶性化合物１重量部に対して、前記
２式分液晶混合物４ｆｒＬ量部を添加して相溶性試験を
行なった。液晶混合物４重量部のうちの化合物■および
■の組成を種々変化させて相図を作成したところ、第１
図とほぼ同じ相図が得られた。

すなわち、前記高分子液晶性化合物と化合物■および■
の３式分混合系（高分子液晶性化合物１重量部に対し、
化合物■および■の２式分混合系４重量部）は、化合物
■および■の２式分混合系と同様な温度で相転移を起こ
す。この３式分混合系と、低分子液晶性化合物だけの２
式分混合系の自発分極Ｐｓの大きさを比較したところ、
第２図に示す結果が得られた。同第２図から、　Ｐｓの
大きさは、高分子液晶性化合物を加えても大きな変化が
ないことか認められた。

高分子液晶性化合物を以下の様に様にして得た。

（＋）−３−メチルアジポイルクロライド９．９　ｇ　
？：　１ＯｈＦの乾燥１．２−ジクロロエタンに溶解し
、ハイドロキノン１７．６ｇを５０ｍ１’の乾燥ピリジ
ンに溶解したものを滴下した。滴下終了後、４８ｈ「反
応させたのち、１．２−ジクロロエタンを留去し、水で
洗浄した生成物をトルエンにより再結晶し、下記の構造
式（Ｉ）で表わされる化合物９ｇ（収率５０％）を得た
。（ｍ、ｐ、１１０°Ｃ）次に、テレフタル酸クロライ
ド３．０ｇを乾燥ＤＭＦ　２００　ｓｉ）に溶解したの
ち、上記（Ｉ）式の中間体３．５ｇを３０ｍＲのドライ
ピリジンに溶解したものを滴下し、５０ｈ「反応させた
のち、８０℃で２ｈｒ反応させた。水とアセトンから再
沈して高分子液晶性化合物を得た。

実施例１７ 実施例１６に用いたと同じ高分子液晶性化合物１重量部
に対し、化合物■を３重量部、化合物■を１！］１１ｉ
１部合わせた３式分混合系を用意した。この液晶組成物
のらせんピッチは１２＃Ｌ−であった。この液晶組成物
を、ＩＴＯが形成しであるガラス板上に、配向処理剤と
してポリイミドを形成し、ラビング処理を施しである縦
２１０　＠■、横：１００　ｍ−の一対の基板からなる
厚さ５ＩＬ−の液晶セルに、等吉相から注入し、室温ま
で徐冷した結果、良好なモノドメインが得られた。

これに、５．０３Ｈｚ、　１５Ｖの交流電界を印加した
ところ、応答速度は２０°Ｃて２．３ｔａＳｃｃてあり
、低分子液晶性化合物のみの混合系とそれほど変わらな
い応答速度か得られた。

実施例ｔａ　　。

実施例１６に用いたのと同じ高分子液晶性化合物と、実
施例１７で用いたのと同じ組成の低分子強誘電性液晶混
合系とを混合した。

これらの液晶組成物を溶融状態からフィルムを形成し、
表面速度の異なる２つのローラー間に２枚のＰＥＴフィ
ルムを介してはさみ、−軸延伸を行ない、ＳｍＡ和から
徐冷したところ、どの膜も偏光顕微鏡で観察すると良好
な配向フィルムが得られていることが確認された。

［発明の効果］ 本発明により得られる効果を以下に記す。

■　本発明により、自発分極が大きく、かつらせんピッ
チが比較的大きい強誘電性高分子液晶組成物が得られる
。

また同時に ■　成膜性か良く、薄膜化か容易である。すなわち液晶
素子の大面積化か容易になる。

■　電界に対する応答速度か低分子強誘電性液晶波みの
速さを持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は化合物■および化合物■の２成分混合系の相図
を示すグラフおよび第２図は３成分混合系と２成分混合
系の自発分極の大きさを示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 不斉炭素を含有する光学活性な高分子液晶性化合物に少
   なくとも一種類の低分子液晶性化合物を含有してなる液
   晶組成物において、前記低分子液晶性化合物のうちの少
   なくとも一種類のらせんピッチのねじれの向きが、前記
   高分子液晶性化合物とは反対向きであることを特徴とす
   るカイラルスメクチック液晶組成物。