JPS6337190A

JPS6337190A - 液晶組成物

Info

Publication number: JPS6337190A
Application number: JP18222486A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Onishi; 博之大西; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Takao Sakurai; 櫻井　孝男; Ryoichi Higuchi; 樋口　量一
Original assignee: Ajinomoto Co Inc; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Ajinomoto Co Inc; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1988-02-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0745658B2

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新規な液晶物質を含有する液晶組成物に係わり
、特に強誘電性液晶材料に関するものである。

従来の技術近年液晶表示は、腕時計、電卓等だけでなく映像機器に
も広く使われるようになり、液晶カラーテレビも市場に
出始めている。現在カラー表示用液晶パネルはネマチッ
ク液晶を用いたものがその主流を占めている。しかし、
そのネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難く多く
の問題を含んでいる０強誘電性液晶はその速い応答速度
、メモリー性等ネマチック液晶にはない諸特性を有して
おりデイスプレィ装置への応用が考えられ多方面から研
究が進められ、ている。　（オプトロニクス、１９８３
、Ｎｏ、９）以下図面をみながら強誘電性液晶について
説明する。第６図は強誘電性液晶分子の模式図である。

強誘電性液晶は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造
を有する液晶で、液晶分子は層法線方向に対してθだけ
傾いた構造をとっている。また、通常強誘電性液晶分子
は、ラセミ体でない光学活性な液晶分子によって構成さ
れている。

第６図に於て、１０は液晶分子、１１は自発分権、１２
はＣダイレクタ−１１３はコーン、１４は層構造、１５
は層法線方向、１６は傾き角θを示している。

第６図に示すように、強誘電性液晶分子は自発分極を有
しており、カイラルスメクチックＣ相に於いては、第６
図の円錐形１３　（コーン）の外側を自由に動くことが
できる。層毎に分子長軸の方向は少しだけずれており全
体としてはねじれ構造をとっている。次に強誘電性液晶
の表示原理について述べる。第７図は強誘電性液晶の動
作原理図で有る。第７図ｆａ＋は電圧無印加の状態、第
７図（ｂｌは紙回連から表方向に電圧を印加した場合、
第７図ｆｃ）は逆方向に電圧を印加した場合の動作原理
図である。１７は層法線に対して分子長軸が＋θ度頭重
た液晶分子、１８は一θ頭重いた液晶分子、１９は紙面
表方向を向いている双極子モーメント、２０は紙面裏方
向を向いている双極子モーメント、２１は２枚の偏光板
の方向である。強誘電性液晶を透明電極を有したガラス
基板に挾みそのパネルの厚を螺旋ピンチ以下にすると第
７図ｆａｔのように螺旋がほどけ層に対して分子が＋θ
度頭重た領域と−θ度頭重た領域にわかれる。上下電極
間紙回連から表方向に電圧を印加することにより第７図
Ｔｏｌのようにセル全体が＋θ度頭重たモノドメインに
なる。また、逆電圧を印加すると第７図ｔｃ＋のように
セル全体が一θ頭重いたモノドメインになる。

従って、電気光学効果による複屈折または２色性を利用
すれば＋θ度頭重た２つの状態により明暗を表すことが
できる。

強誘電性液晶をデイスプレィデバイスに応用する場合、
液晶材料に要求される条件として以下のものがあげられ
る。

（１）　　室温を含む広い温度範囲で強誘電性液晶相（
例えばカイラルスメクチックＣ相）を示す。

（２）強誘電性液晶の電界に対する応答速度τは、τ’
−７／Ｐｓ−Ｅ但し、η；粘度ＰＳ；自発分極Ｅ；印加電場で与えられる。この為、数μｓｅｃオーダーの高速応答
を実現するためには、大きな自発分極をもつことが必要
である。

（３）先述したように、強誘電性液晶の光学応答は、安
定な２状態（ｂｉｓｔａｂｌｅ　５ｔａｔｅ）により初
めて。

実現される。Ｃ１ｅｒｋらによると、この状態を実現す
るためには、セルギヤツブｄを螺旋ピッチル以下にし螺
旋をほどく必要がある。エヌ。

ニー、クラーク、ニス、ティー、ラガヴアル；アプル、
フィズ、レフト８、主■　８９９（１９８０）　　（Ｎ
、　Ａ、　Ｃ１ｅｒｋ、　　Ｓ、　Ｔ。

Ｌａｇｅｒｗａｌｌ　；　　ＡｐＨ，Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｔｔ、、３６８９９　（１９８０））この為、セル作成
上作成容易なセルギャップの厚いセルを利用するために
は、強誘電性液晶の螺旋ピンチを長くする必要がある。

（４）強誘電性液晶の配向状態は、液晶材料の相系列に
よって異なり、特に強誘電性液晶相の高温側にスメクチ
ックＡ相（ＳｍＡ）及びコレステリック相（Ｃｈ）を有
する液晶材料が良好な配向状態が得られると考えられて
いる。即ち、強誘電性液晶材料の相系列が、例えばカイ
ラルスメクチックＣ相の場合水 ■ｓｏ−４Ｃｈ−４ＳｍＡ−４ＳｍＣ＊但し、Ｉｓｏ；
等方性液体Ｃｈ；コレステリック相ＳｍＡ；スメクチックＡ相ｓｍｃ＊；カイラルスメクチックＣ相であることが望ましい。

更に、上記のような相系列を持つ液晶材料の中でもＣｈ
相のピッチが長いものの方が配向状態が良好であると考
えられている。

以上述べた条件以外にも液晶分子の傾き角θ等に対する
様々な要求がある。

従来の強誘電性液晶材料は温度範囲だけをとりあげてみ
ても実用的な材料は数少なく、上記の条件をすべて満た
し実用に耐え得る材料は皆無に等しいのが現状であった
。

以下に従来の強誘電性液晶材料の１例を示す。

（＋）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イト（＋ＤＯＢＡＭＢＣ）［ｓ　　
ｏ−４ＳｍＡ−４ＳｍＣ＊−＊ＳｍＧ＊１２０℃　　　
９１℃　　　　　６０℃但し、ＳｍＧ＋に；カイラルス
メクチックＧ相Ｐ　ｓ　＝　４〜５　ｎ　Ｃ τ＝数百μＳｅＣ〜数ｍ５ｅｃ発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の強誘電性液晶材料は、その温度範
囲だけをとりあげても実用的なものは少なく先述の４つ
の条件を総て満たし即デイスプレィデバイスに応用でき
る液晶材料は皆無に等しいのが現状である。そこで本発
明では、自発分極が太き（、且つ捩れの向きが逆である
ような液晶材料を混合することにより、広い温度範囲で
強誘電性液晶相を示し、容易に良好な配向が得られ、数
十μｓｅｃオーダーの高速応答可能な強誘電性液晶材料
を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決する為に本発明の強誘電性液晶材料は
、自発分極が大きく、且つ捩れの向きが逆であるような
液晶材料を混合することにより、広い温度範囲で強誘電
性液晶相を示し、容易に良好な配向が得られ、数十μｓ
ｅｃオーダーの高速応答可能な強誘電性液晶材料である
。

作用 −Ｓに、液晶の温度範囲を拡大する為には、２種類以上
の分子形状の異なる液晶化合物を混合することが必要で
ある。ところが、強誘電性液晶材料を混合する際にはそ
の化合物の自発分極の極性、強誘電性液晶相の捩れの向
き、コレステリック相の捩れの向き等の物質定数を考慮
にいれ混合しなければいけない、自発分極は、第３図ｆ
ａｌに示すように十のものと第３図山）に示すように−
のものが有りこの極性はカイラル中心の立体配置と双極
子モーメントの向きで決定される。自発分極の極性の同
一な液晶化合物を混合した場合の自発分極の変化を第４
図に、自発分極の極性の異なる液晶化合物を混合した場
合の自発分極の変化を第５図に示す、又、第５図（ａｌ
は自発分極の大きさのほぼ等しい場合、第５図（１））
は自発分極の大きさの大きく異なる場合の自発分極の変
化を示す。この図より明らかなように、自発分極の極性
の異なる液晶化合物を混合すると自発分極の値は小さく
なってしまうが、自発分極の極性の同一の液晶化合物を
混合することにより自発分極の大きい液晶化合物を容易
に得ることができる。又自発分極の極性の異なる液晶化
合物を混合する場合でも第５図（ｂｌのように、一方の
自発分極の大きさが他方に比べて大きい場合には自発分
極の減少は抑えられ比較的大きな自発分極をもった液晶
化合物かえられる。

螺旋軸の捩れ方向は、カイラル部の絶対的立体配置とベ
ンゼン環からカイラル中心までの分子数が偶数か奇数か
で決定されると考えられている。

エム、ツカモト、ティ、オオツカ、ケイ、モリモト、ラ
イ。ムラカミ；ジャパン、ジエイ、アブル。

フィズ、　、１４　１３０７　　　（１９７５）　　（
Ｍ。

Ｔｕｋａｍｏｔｏ　、　Ｔ、　０ｔｓｕｋａ　、　　Ｋ
、　Ｍｏｒｉｍｏｔｏ＋Ｙ。

Ｍｕｒａｋａｍｉ　；　　Ｊａｐａｎ、　　Ｊ、　Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、　、　１４１３０７　　（１９７５）
）即ちカイラル中心の絶対立体配置が３体でありベンゼ
ン環からカイラル中心までの原子数が偶数であれば捩れ
の方向は右であり奇数であれば左である。又、カイラル
中心の絶対立体配置が２体であれば逆になる。−喰にピ
ッチを伸すには、２つの方法が考えられる。１つは強誘
電性液晶材料にカイラルを持たない液晶材料を混合する
方法と、捩れの方向が逆である液晶材料を混合する方法
である。前者の方法によるとピンチを伸すためにはカイ
ラルを持たない液晶材料をかなりの割合混合する必要が
あり、自発分極は非カイラル成分の増加と共に減少する
ので非常に小さくなってしまう。一方後者の方法によれ
ば先程述べたように、自発分極の極性が同一でかつピッ
チの捩れ方向が逆の液晶材料を混合するか或いは自発分
極の極性が逆であっても一方の自発分権が非常に大きく
、且つ互いのピンチの捩れ方向が逆である液晶材料を混
合することにより自発分極の大きな且つピッチの発散し
た強誘電性液晶材料が容易に得られる。

実施例本発明の実施例を図を用いて説明する。最初に本実施例
において、その強誘電性液晶材料の応答特性を測定した
液晶セルの構造を第５図に示す。

ここで、４は偏光板、５はガラス基板、６は透明電極、
７はラビングにより配向処理を施した有機高分子膜、８
は強誘電性液晶層、９はセル厚を一定に保つためのスペ
ーサーを表している。このような構造のセルに強誘電性
液晶材料を封入しその応答特性及び自発分権を測定した
。自発分権については二角波法を用いて測定をｊテヮな
。

又、相転移温度については、偏光顕微鏡によるｔｅｘｔ
ｕｒｅ観察及びＤＳＣにより行い、Ｓｃ＊相のピンチは
セル厚１００ミクロンの配向処理を施したセルを用い、
ｃｈ相のピッチはｃｈ相を示さない化合物についてはネ
マチック液晶と混合することによりｃｈ相とし厚さ５ミ
リの配向処理を施したガラス基板を用いた模型セルを用
い通常法により測定を行った。

実施例１特許請求の範囲第１項記載の化合物（１）のカイラル部
の立体配置がＳ体でありＲがノニル基でありＩが０であ
る化合物１）と下記のカイラル部の立体配置が２３．　
３Ｓである化合＃ｙＪ（■）のらせんのねしれ方向は右
であるため、逆ねしれの左ねじれの化合物として化合物
（ＩＶ）のカイラルの立体配置がＳ体でありＲ゛がオク
タノイックオキシ基でありｌが２、ｍＳｎがそれぞれｌ
である化合物（■）を用いた３成分系についてその転移
温度、ピンチの長さについて測定をおこなった。

また測定を行った化合物の組成は、化合物（Ｖｒ）が４
０−ｔ％、化合物（■）がｌＱｗｔ％、化合物（■）が
５０−ｔ％であった。以下にその結果を示す。

・・・・・・（■）相転移温度Ｉ　　ｓ　　ｏ−＊ＳｍＡ−＝ＳｍＣ＊−＋Ｓｍ１Ｉｔ
＊１０４℃　　５７℃　　　１１’Ｃｃｈ相のらせんピッチ；無限大実施例２特許請求の範囲第１項記載の化合物（１）のカイラル部
の立体配置が２８でありＲがオクチル基でありｌが０で
ある化合物（ＶＩ）のらせんのねしれ方向は右であるた
め、逆ねじれの左ねしれの化合物として化合物＜ＩＩ＋
）のカイラルの立体配置がＳ体でありＲがデンロキジ基
でありＩ　、ｍ、ｎがそれぞれ１である化合物（ＩＸ）
を用いた２成分系についてその転移温度、ピッチの長さ
について測定をおこなった。第１図にこの２成分混合系
の相図をしめす。また測定を行った化合物の組成は、化
合物（Ｖｌ）が７０−ｔ％、化合物（ＩＸ）が３０−１
％であった。以下にその結果を示す。

相転移温度１　ｓ　ｏ−５ｍＡ−４ＳｍＣ＊−３ｍ１ｌｌ＊５１℃
　　３６℃　　４．３℃ ｃｈ相のらせんピッチ；無限大実施例３特許請求の範囲第１項記載の化合物（１）のカイラル部
の立体配置がＳ体でありＲがノニル基でありｌが０でる
る化合物（ＶＴ）のらせんのねじれ方向は右である為、
逆ねじれの化合物としてねじれ方向が左の化合物（Ｖ）
のカイラル部の立体配置がＲ体でありＲ′がデシルオキ
シ基である化合物（Ｘ）を用いた２成分系についてその
相転移温度、ピッチの長さについて測定を行った。又、
測定を行った化合物の組成は、化合物（Ｖｌ）が５゜−
ｔ％、化合物（ＩＸ）が５０ｗｔ％であった。又、上記
の液晶を用いて作成した液晶セルの配向状態は良好であ
った。以下にその結果を示す。

相転移温度Ｉ　ｓ　ｏ　−＊　Ｓ　ｍ　Ａ　−４３ｍ　Ｃ＊　−ｈ
　Ｓ　ｍ　ｍ　１１２０℃　　５５℃　　　２２℃ 以上のように本発明は自発分極の大きい、且つピッチの
槻れ方向が逆であるような強誘電性液晶材料を混合する
ことにより室温を含む広い温度範囲で液晶相を示し、配
向状態の良好な、自発分極の大きい高速応答可能な強誘
電性液晶材料を提供するものである。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の実施例１における２成分混合系の相図
、第２図は自発分権の極性を示す模式図、第３図は自発
分極の極性の同一の化合物を混合した場合の自発分極の
濃度依存特性図、第４図は自発分極の極性の異なる化合
物を混合した場合の自発分極の１度依存特性図、第５図
は強誘電性液晶セルの構成図、第６図は強誘電性液晶の
模式図、第７図は強誘電性液晶の動作原理を示した模式
図である。１・・・・・・層法線方向、２・・・・・・分子長軸方
向、３・・・・・・自発分極の方向、４・・・・・・偏
光板、５・・・・・・上下のガラス基板、６・・・・・
・透明電極、７・・・・・・配向処理を施した有機配向
膜、８・・・・・・強誘電性液晶相、９・・・・・・セ
ル厚を一定に保つためのスペーサー、１０・・・・・・
強誘電性液晶分子、１１・・・・・・自発分極、１２・
・・・・・Ｃダイレクタ−１１３・・・・・・コーン、
１４・・・・・・層、１５・・・・・・層法線、１６・
・・・・・分子の層法線に対する傾き角θ、１７・・・
・・・層法線に対して分子の長軸が＋θ傾いた液晶分子
、１８・・・・・・層法線に対して分子の長軸が一〇傾
いた液晶分子、１９・・・・・・紙面表方向を向いてい
る双極子モーメント、２０・・・・・・紙面表方向を向
いている双極子モーメント、２１・・・・・・２枚の偏
光板の方向。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図０　　　５０　　　　ｔｏＯＣＶｎＶｔｔ）　　　Ｗｔんθｆ　（Ｖｌｌｔ）　　　
　　　＜Ｖｌｌｔ）第２図Ｃ十）　　　Ｆ　＞ＯＦ＝Ｐｚ　Ｘ？ｔ第３図ｗｔ％第４図（０−）　　　　　　　　（ｂ）ｗｔ％　　　　　Ｗｔ”。第５図第６図第７図９ｚ０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない液
晶化合物とこの化合物とらせんのねじれ方向が逆である
ような化合物をそれぞれ１種類以上含有することを特徴
とする液晶組成物。
（２）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない液
晶化合物とこの化合物と自発分極の極性が同一である化
合物をそれぞれ１種類以上含有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の液晶組成物。
（３）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表される化合物と、一般式▲数式、化学式、
表等があります▼……（II）（但し、式中Ｒ’はアルカノイル基またはアルコキシ基
を又、ｌ、ｍは１または２の整数、ｎは０または１の整
数を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない
液晶化合物をそれぞれ少なくとも１種類含む液晶組成物
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項のいずれかに記載の液晶組成物。
（４）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表される化合物と、一般式▲数式、化学式、
表等があります▼……（III）（但し、式中Ｒ’はアルカノイル基またはアルコキシ基
を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない液
晶化合物をそれぞれ少なくとも１種類含む液晶組成物を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項のいずれかに記載の液晶組成物。
（５）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表される化合物と、一般式▲数式、化学式、
表等があります▼……（IV）（但し、式中Ｒ’はアルカノイル基またはアルコキシ基
を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない液
晶化合物をそれぞれ少なくとも１種類含む液晶組成物を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項のいずれかに記載の液晶組成物。
（６）強誘電性を示すスメクチック液晶に於て、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ）（但し、式中ｌは０または１の整数を、Ｒはアルキル基
を示す）で表される化合物と、一般式▲数式、化学式、
表等があります▼……（Ｖ）（但し、式中Ｒ’はアルカノイル基またはアルコキシ基
を示す）で表されるカイラル部がラセミ体をなさない液
晶化合物をそれぞれ少なくとも１種類含む液晶組成物を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項のいずれかに記載の液晶組成物。