DE4024190C2

DE4024190C2 -

Info

Publication number: DE4024190C2
Application number: DE4024190A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yokohama Kanagawa Jp Togano; Takao Tokio/Tokyo Jp Takiguchi; Takashi Isehara Kanagawa Jp Iwaki; Yoko Yamada; Shinichi Nakamura; Shosei Atsugi Kanagawa Jp Mori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1993-01-07
Also published as: JPH0362886A; JP2763339B2; US5075030A; DE4024190A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallmischung, die z. B. bei einer Flüssigkristall-Sichtanzeigevorrichtung oder einem optischen Flüssigkristall-Verschluß verwendet wird. Sie betrifft insbesondere eine neue Flüssigkristallmischung mit verbesserter Ansprechempfindlichkeit gegenüber einem elektrischen Feld und eine Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Flüssigkristallmischung verwendet wird.

Flüssigkristallvorrichtungen sind bisher auf verschiedenen Gebieten als elektrooptische Vorrichtung verwendet worden. Bei den meisten Flüssigkristallvorrichtungen, die in der Praxis angewandt worden sind, werden verdrillt nematische Flüssigkristalle (TN-Flüssigkristalle; TN = "twisted nematic") verwendet, wie sie in der Abhandlung "Voltage-Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal" von M. Schadt und W. Helfrich in "Applied Physics Letters", Bd. 18, Nr. 4 (15. Februar 1971), Seiten 127 und 128, gezeigt sind.

Diese Vorrichtungen basieren auf der dielektrischen Ausrichtungswirkung eines Flüssigkristalls und nutzen die Wirkung aus, daß die mittlere Molekülachsenrichtung wegen der dielektrischen Anisotropie der Flüssigkristallmoleküle als Reaktion auf ein erzeugtes elektrisches Feld in eine besimmte Richtung gerichtet wird. Man sagt, daß der Grenzwert der Ansprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von Millisekunden liegt, was für viele Anwendungen zu langsam ist. Andererseits ist für die Ansteuerung ein Einfachmatrixsystem für die Anwendung auf eine flache Sichtanzeigevorrichtung mit großer Fläche im Hinblick auf eine Kombination von Vorteilen z. B. bezüglich der Kosten und der Produktivität in hohem Maße erfolgversprechend. Das Einfachmatrixsystem weist eine Elektrodenanordnung auf, bei der Abtastelektroden und Signalelektroden in einer Matrix angeordnet sind. Zur Ansteuerung wird ein Zeitmultiplex-Ansteuerungssystem angewandt, bei dem ein Adressensignal aufeinanderfolgend, periodisch und selektiv an die Abtastelektroden angelegt wird und vorgegebene Datensignale unter Synchronisierung mit dem Adressensignal parallel selektiv an die Signalelektroden angelegt werden.

Wenn der vorstehend erwähnte TN-Flüssigkristall in einer Vorrichtung mit einem solchen Ansteuerungssystem verwendet wird, wird an Bereichen, wo eine Abtastelektrode angewählt wird und keine Signalelektroden angewählt werden, oder an Bereichen, wo keine Abtastelektrode angewählt wird und eine Signalelektrode angewählt wird, (wobei solche Bereiche als "halbangewählte Stellen" bezeichnet werden) ein bestimmtes elektrisches Feld erzeugt. Wenn die Differenz zwischen einer an die angewählten Stellen angelegten Spannung und einer an die halbangewählten Stellen angelegten Spannung ausreichend groß ist und ein Schwellenwert der Spannung, der erforderlich ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkristallmoleküle senkrecht zu einem elektrischen Feld ausgerichtet oder orientiert werden, auf einen dazwischenliegenden Wert eingestellt wird, arbeiten die Sichtanzeigevorrichtungen normal. Tatsächlich nimmt jedoch im Fall einer Erhöhung der Zahl (N) der Abtastzeilen die Zeitdauer (das Tastverhältnis), während der bei der Abtastung einer ganzen Bildfläche (entsprechend einem Vollbild) an einer angewählten Stelle ein wirksames elektrisches Feld erzeugt ist, proportional zu 1/N ab. Aus diesem Grund ist bei der wiederholten Abtastung der Effektivwert der Spannung, der gleich der Spannungsdifferenz zwischen der an eine angewählte Stelle angelegten Spannung und der an nicht angewählte Stellen angelegten Spannung ist, um so geringer, je größer die Zahl der Abtastzeilen ist. Dies führt zu den unvermeidbaren Nachteilen, daß der Bildkontrast vermindert wird oder Überlagerung (Störung, Interferenz) oder "Übersprechen" auftritt. Diese Phänomene werden als im wesentlichen unvermeidbare Probleme angesehen, die auftreten, wenn ein Flüssigkristall, der keine Bistabilität hat (d. h., ein Flüssigkristall, der einen stabilen Zustand zeigt, in dem Flüssigkristallmoleküle horizontal bzw. parallel zu der Elektrodenoberfläche orientiert sind, und bei dem die Flüssigkristallmoleküle nur in dem Fall senkrecht zu der Elektrodenoberfläche orientiert sind, daß tatsächlich ein elektrisches Feld erzeugt ist), unter Ausnutzung eines Zeitspeicherungseffekts angesteuert (d. h., wiederholt abgetastet) wird. Zur Überwindung dieser Nachteile sind z. B. bereits ein Spannungsmittelungsverfahren, ein Zweifrequenzen-Ansteuerungsverfahren und ein Mehrfachmatrixverfahren vorgeschlagen worden, jedoch reicht kein Verfahren aus, um die vorstehend erwähnten Nachteile zu überwinden. Als Folge besteht gegenwärtig der Zustand, daß die Entwicklung einer großen Bildfläche oder einer hohen Packungsdichte bei Sichtanzeigeelementen verzögert ist, weil es schwierig ist, die Zahl der Abtastzeilen in ausreichendem Maße zu erhöhen.

Zur Überwindung der Nachteile solcher bekannten Flüssigkristallvorrichtungen ist von Clark und Lagerwall (z. B. JP-OS 56-1 07 216 und US-PS 43 67 924) die Anwendung von Flüssigkristallvorrichtungen mit Bistabilität vorgeschlagen worden. In diesem Fall werden als Flüssigkristalle mit Bistabilität im allgemeinen ferroelektrische Flüssigkristalle mit einer chiralen smektischen C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) verwendet. Diese Flüssigkristalle haben bistabile Zustände, d. h., sie haben bezüglich eines an den Flüssigkristallen erzeugten elektrischen Feldes einen ersten und einen zweiten stabilen Zustand. Aus diesem Grund sind die bistabilen Flüssigkristallmoleküle im Unterschied zu optischen Modulationsvorrichtungen, bei denen die vorstehend erwähnten TN-Flüssigkristalle verwendet werden, bezüglich eines elektrischen Feldvektors und des anderen elektrischen Feldvektors zu einem ersten bzw. zu einem zweiten optischen stabilen Zustand orientiert. Ferner hat diese Flüssigkristallart die Eigenschaft (Bistabilität), daß sie als Reaktion auf ein erzeugtes elektrisches Feld einen der beiden stabilen Zustände annimmt und den resultierenden Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes beibehält.

Solch ein ferroelektrischer Flüssigkristall (nachstehend manchmal als "FLC" abgekürzt) hat zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Eigenschaft, daß er Bistabilität zeigt, die ausgezeichnete Eigenschaft, daß er mit hoher Geschwindigkeit anspricht. Dies liegt daran, daß die spontane Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls und ein erzeugtes elektrisches Feld in direkter Wechselwirkung miteinander stehen und eine Umwandlung bzw. einen Übergang der Orientierungszustände hervorrufen. Die resultierende Ansprechgeschwindigkeit ist um 3 bis 4 Dezimalstellen schneller als die Ansprechgeschwindigkeit, die auf die Wechselwirkung zwischen der dielektrischen Anisotropie und einem elektrischen Feld zurückzuführen ist.

Folglich hat ein ferroelektrischer Flüssigkristall möglicherweise ganz hervorragende Eigenschaften, und es ist durch Ausnutzung dieser Eigenschaften möglich, bei vielen der vorstehend erwähnten Probleme bekannter TN-Flüssigkristallvorrichtungen wesentliche Verbesserungen zu erzielen, wobei insbesondere die Anwendung auf einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden optischen Verschluß und auf eine Sichtanzeigevorrichtung mit einer hohen Dichte und einem großen Bild zu erwarten ist. Aus diesem Grund sind ausgedehnte Untersuchungen über Flüssigkristallsubstanzen, die Ferroelektrizität zeigen, durchgeführt worden. Es kann jedoch nicht behauptet werden, daß ferroelektrische Flüssigkristallsubstanzen, die bisher entwickelt worden sind, den Eigenschaften einschließlich z. B. Tieftemperatur-Betriebsverhaltens und schnellen Ansprechens, die für eine Flüssigkristallvorrichtung erforderlich sind, in ausreichendem Maße genügen. Zwischen der Ansprechzeit τ, dem Betrag Ps der spontanen Polarisation und der Viskosität η besteht die folgende Beziehung: τ = η/(Ps · E), worin E die angelegte Spannung ist. Eine hohe Ansprechgeschwindigkeit kann folglich dadurch erhalten werden, daß (a) die spontane Polarisation Ps erhöht wird, (b) die Viskosität η vermindert wird oder (c) die angelegte Spannung E vergrößert wird. Die Steuerspannung hat jedoch z. B. im Hinblick auf die Ansteuerung mit einer integrierten Schaltung eine bestimmte Obergrenze und sollte geeigneterweise möglichst niedrig sein. Deshalb ist es tatsächlich erforderlich, die Viskosität η zu vermindern oder die spontane Polarisation Ps zu erhöhen.

Ein ferroelektrischer chiraler smektischer Flüssigkristall mit einer großen spontanen Polarisation liefert in einer Zelle im allgemeinen ein großes inneres elektrisches Feld, das durch die spontane Polarisation gegeben ist, und neigt dazu, dem Aufbau der Vorrichtung, durch den Bistabilität erzielt wird, viele Zwangsbedingungen aufzuerlegen. Ferner besteht die Neigung, daß eine übermäßig große spontane Polarisation von einer Erhöhung der Viskosität begleitet ist, was dazu führt, daß keine beachtliche Vergrößerung der Ansprechgeschwindigkeit erzielt werden kann.

Ferner ändert sich die Ansprechgeschwindigkeit unter der Annahme, daß die Betriebstemperatur einer wirklichen Sichtanzeigevorrichtung 5 bis 40°C beträgt, um einen Faktor von etwa 20, so daß sie tatsächlich den Bereich überschreitet, der durch die Steuerspannung und die Frequenz steuerbar ist.

Wie vorstehend beschrieben wurde, erfordert die Kommerzialisierung einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung eine ferroelektrische chirale smektische Flüssigkristallmischung mit einer niedrigen Viskosität, einer hohen Ansprechgeschwindigkeit und einer geringen Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Ein typischer Aufbau einer FLC-Zelle weist ein Paar Substrate auf, die z. B. aus Glas bestehen. Jedes Substrat ist mit einem Elektrodenmuster aus z. B. ITO (Indiumzinnoxid) versehen, worauf ferner eine Schicht aus z. B. SiO₂ (mit einer Dicke von etwa 100 nm) gebildet ist, um einen Kurzschluß zwischen dem Paar Substraten zu verhindern. Darauf ist ferner ein Film aus z. B. Polyimid mit einer Dicke von etwa 40,0 nm gebildet, der dann zur Steuerung der Ausrichtung behandelt wird, indem er z. B. mit einem acetatfaserbesetzten Tuch gerieben wird. Die Substrate eines solchen Paars sind einander gegenüberliegend derart angeordnet, daß ihre Ausrichtungssteuerungsrichtungen symmetrisch sind und daß der Abstand zwischen den Substraten bei 1 bis 3 µm gehalten wird.

Andererseits ist bekannt, daß die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle in einem solchen nicht schraubenförmigen Zustand nacheinander derart angeordnet sind, daß sich ihre Direktoren (ihre längeren Molekülachsen) zwischen den Substraten stufenweise fortschreitend verdrehen oder verdrillen, so daß sie keine einachsige Orientierung oder Ausrichtung zeigen (d. h., sie befinden sich in einem ausgebreiteten bzw. schrägen Ausrichtungszustand). Ein Problem in diesem Fall ist eine niedrige Durchlässigkeit durch die Flüssigkristallschicht.

Die Intensität I des Lichts, das durch einen Flüssigkristall durchgelassen worden ist, ist in bezug auf die Intensität I_O des einfallenden Lichts im Fall der Anwendung gekreuzter Nicolscher Prismen durch die folgende Gleichung gegeben, wenn eine einachsige Ausrichtung der Moleküle angenommen wird:

I = I_O sin² (4Ra) · sin² (π Δn d/λ), (1)

worin Δn die Brechungsindex-Anisotropie des FLC; d die Dicke der Zelle; λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts und Ra die Hälfte des Winkels zwischen zwei stabilen Zuständen (Neigungswinkel) bedeutet.

Aus Versuchen ist bekannt, daß Ra im Fall der Anwendung einer herkömmlichen FLC-Zelle unter der Bedingung einer verdrillten Ausrichtung 5 bis 8 Grad beträgt. Eine Steuerung physikalischer Eigenschaften, die das Glied Δn dπ/λ beeinflussen, kann nicht leicht durchgeführt werden, so daß zur Erhöhung von I eine Vergrößerung von Ra erwünscht ist. Dies ist jedoch durch ein Verfahren der bloßen statischen Ausrichtung nicht mit Erfolg erreicht worden.

Im Hinblick auf solch ein Problem ist die Ausnutzung einer Drehkraft bzw. eines Drehmoments in bezug auf die dielektrische Anisotropie Δε eines FLC vorgeschlagen worden (SID-Report 1083 v. AT US-A 4 898 456; US-A 4 941 736 und US-A 4 902 107). Im einzelnen neigt ein Flüssigkristallmolekül, das einen negativen Δε-Wert hat, dazu, daß es sich bei der Erzeugung eines elektrischen Feldes parallel zu den Substraten ausrichtet. Wenn auch in einem Zeitraum, in dem keine Schaltung erfolgt, ein elektrisches Wechselfeld mit einer wirksamen Stärke erzeugt wird, wird unter Ausnutzung dieser Eigenschaft die vorstehend erwähnte verdrillte Ausrichtung beseitigt, so daß Ra vergrößert und eine erhöhte Durchlässigkeit erzielt wird (Wechselfeld-Stabilisierungseffekt).

Die Verwendung von flüssigkristallinen Verbindungen mit einer darin enthaltenden 2,5-substituierten 1,3,4-Thiazolgruppe ist aus der DE-OS 37 12 995 bekannt. Diese Verbindungen können auch ein optisch aktives Kohlenstoffatom aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine chirale smektische Flüssigkristallmischung bereitzustellen, die eine große Ansprechgeschwindigkeit und eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit zeigt und die sich zur Herstellung einer praktisch anwendbaren ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung eignet.

Ferner soll durch die Erfindung eine Flüssigkristallmischung bereitgestellt werden, die einen Wechselfeld-Stabilisierungseffekt zeigt und ein in beträchtlichem Maße verbessertes Anzeigeverhalten liefert.

Des weiteren soll durch die Erfindung eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine solche Flüssigkristallmischung verwendet wird und die ein verbessertes Ansteuerungs- und Anzeigeverhalten zeigt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Flüssigkristallmischung, die wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird:

worin R₁ und R₂ jeweils eine optisch inaktive, lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeuten, bei der eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen durch wenigstens eine Art von

ersetzt sein können, worin Z -O- oder -S- bedeutet und R₃ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
A -A₁- oder -A₂-A₃- bedeutet, worin A₁

bedeutet, und A₂ und A₃ jeweils

bedeuten; und
wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel (II) wiedergegeben wird:

worin R₄ eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, die einen Substituenten haben kann, bedeutet;

enthält.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer Flüssigkristallvorrichtung, die ein Paar Substrate und eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung der vorstehend beschriebenen Art, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet ist, aufweist.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittzeichnung einer Flüssigkristall-Sichtanzeigevorrichtung, bei der ein ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet wird.

Fig. 2 und 3 sind schematische perspektivische Zeichnungen einer Ausführungsform einer Zelle einer Vorrichtung, die zur Erläuterung des Funktionsprinzips einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung dienen.

Als bevorzugte Beispiele der Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, können die Verbindungen erwähnt werden, die durch folgende Formeln (I-a) bis (I-h) wiedergegeben werden:

In den Formeln (I-a) bis (I-h) haben R₁ und R₂ jeweils dieselbe Bedeutung wie in der allgemeinen Formel (I). Als bevorzugte Beispiele für R₁ und R₂ können die folgenden Kombinationen (I-i) bis (I-vi) erwähnt werden:

In den vorstehenden Kombinationen (I-i) bis (I-vi) bedeutet m 1 bis 18; bedeutet n 1 bis 17; bedeutet p 0 bis 7; bedeutet q 0 oder 1; bedeutet r 0 bis 7 und bedeutet s 0 bis 7; bedeuten R₅, R₆ und R₇ jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe und bedeutet X₃ eine Einfachbindung,

Als bevorzugte Beispiele der Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (II) wiedergegeben werden, können die Verbindungen erwähnt werden, die durch folgende Formeln (II-a) bis (II-c) wiedergegeben werden:

In den Formeln (II-a) bis (II-c) haben R₄, X₁, X₂ und m jeweils dieselbe Bedeutung wie in der allgemeinen Formel (II).

Als besondere Beispiele der Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, können die Verbindungen erwähnt werden, die durch folgende Strukturformeln wiedergegeben werden:

Die Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, können nach den folgenden Reaktionsschemata A und B synthetisiert werden:

Reaktionsschema A

Reaktionsschema B

In den vorstehenden Reaktionsschemata A und B haben R₁, R₂ und A dieselbe Bedeutung wie in der allgemeinen Formel (I).

Ferner ist es in dem Fall, daß eine Methylengruppe in R₂, die A benachbart ist, z. B. durch

ersetzt ist, möglich, eine Gruppe R₂-A- durch folgende Schritte (a) bis (c) zu bilden:

(a) Die vorstehend erwähnte Gruppe, die eine Methylengruppe ersetzt und mit A verbunden wird, wird durch Zusatz einer Schutzgruppe unter Bildung einer nicht oder weniger reaktionsfähigen Gruppe wie z. B. modifiziert.
(b) Ein Ringschluß wird durchgeführt, um einen Thiadiazolring zu bilden.
(c) Die Schutzgruppe wird eliminiert, und dann wird die Struktur R₂-A gebildet.

Nachstehend sind einige typische Beispiele für die Synthese der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird, gezeigt.

Synthesebeispiel 1

2-(4′-Heptyloxy-4′′-biphenyl)-5-octyl-1,3,4-thiadiazol (Verbindungsbeispiel I-54) wurde durch die folgenden Schritte i) bis iii) synthetisiert:

Schritt i) Herstellung von Nonanohydrazid

Einer Lösung von 120 g Ethylnonanoat in 130 ml Ethanol wurden 83,5 g Hydrazinhydrat zugesetzt, worauf 6 h lang unter Rückfluß erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung zur Ausfällung von Kristallen gekühlt. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen und aus 300 ml Ethanol umkristallisiert, wodurch 85 g Nonanohydrazid erhalten wurden.

Schritt ii) Herstellung von N-Nonanoyl-N′-4-(4′-heptyloxyphenyl)-benzoylhydrazin

1,6 g Nonanohydrazid wurden in 18 ml Pyridin gelöst und auf 40°C erwärmt. Der erhaltenen Lösung wurde eine Lösung von 3,3 g 4-Heptyloxy-4′-biphenylcarbonylchlorid in 10 ml trockenem Benzol tropfenweise zugesetzt, worauf über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung mit Ethylacetat verdünnt, worauf mit Wasser gewaschen wurde, um eine unlösliche Substanz auszufällen. Die unlösliche Substanz wurde durch Filtrieren gewonnen und dann aus N,N-Dimethylformamid umkristallisiert, wodurch 4,1 g N-Nonanoyl-N′-4-(4-heptyloxyphenyl)-benzoylhydrazin erhalten wurden.

Schritt iii) Herstellung von 2-(4′-Heptyloxy-4′′-biphenyl)-5-octyl-1,3,4-thiadiazol

Einer Lösung von 3,1 g (6,65 · 10^-3 mol) N-Nonanoyl-N′-4-(4′-heptyloxyphenyl)-benzoylhydrazin in 20 ml Pyridin wurden bei Raumtemperatur im Verlauf von 15 min 1,99 g (8,98 · 10^-3 mol) Diphosphorpentasulfid zugesetzt, worauf zur Umsetzung 6 h lang auf 100°C erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in eine Lösungsmittelmischung aus 10 ml Ethanol und 200 ml Wasser gegossen, worauf dreimal mit 100 ml Chloroform extrahiert, mit Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert wurde, wodurch 3,9 g rohe Kristalle erhalten wurden. Die rohen Kristalle wurden durch Säulenchromatographie (mobile Phase: Chloroform/Ethylacetat = 20/1; stationäre Phase: Kieselsäuregel) gereinigt, wodurch das gewünschte 2-(4′-Heptyloxy-4′′-biphenyl)-5-octyl-1,3,4-thiadiazol erhalten wurde.

Phasenumwandlungstemperatur (°C)

Hierin bedeuten die einzelnen Symbole die folgenden Phasen: Iso. = isotrope Phase; Sm1 - Sm3 = smektische Phasen (nicht identifiziert) und Krist. = Kristallphase.

Synthesebeispiel 2

2-Hexyl-5-[4′-(4′′-pentylcyclohexyl)-phenyl]-1,3,4-thiadiazol (Verbindungsbeispiel I-70) wurde durch die folgenden Schritte i) bis iii) synthetisiert:

Schritt i) Herstellung von Heptanohydrazid

Einer Lösung von 15 g Ethylheptanoat in 20 ml Ethanol wurden 12,2 g Hydrazinhydrat zugesetzt, worauf 4,5 h lang unter Rückfluß erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung zur Ausfällung von Kristallen gekühlt. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen und aus 20 ml Ethanol umkristallisiert, wodurch 7 g Heptanohydrazid erhalten wurden.

Schritt ii) Herstellung von N-Heptanoyl-N′-4-(4′-pentylcyclohexyl)-benzoylhydrazin

2,0 g Heptanohydrazid wurden in 27 ml Pyridin gelöst und auf 40°C erwärmt. Der erhaltenen Lösung wurde eine Lösung von 4,4 g 4-(4′-Pentylcyclohexyl)-benzoylchlorid in 12 ml trockenem Benzol tropfenweise zugesetzt, worauf über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung mit Ethylacetat verdünnt, worauf mit Wasser gewaschen wurde, um eine unlösliche Substanz auszufällen. Die unlösliche Substanz wurde durch Filtrieren gewonnen und dann aus N,N-Dimethylformamid umkristallisiert, wodurch 4,0 g N-Heptanoyl-N′-4-(4′-pentylcyclohexyl)-benzoylhydrazin erhalten wurden.

Schritt iii) Herstellung von 2-Hexyl-5-[4′-(4′′-pentylcyclohexyl)-phenyl]-1,3,4-thiadiazol

Einer Lösung von 3,75 g N-Heptanoyl-N′-4-(4′-pentylcyclohexyl)-benzoylhydrazin in 30 ml Pyridin wurden bei Raumtemperatur im Verlauf von 15 min 2,81 g Diphosphorpentasulfid zugesetzt, worauf zur Umsetzung 6 h lang auf 100°C erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in eine Lösungsmittelmischung aus 10 ml Ethanol und 200 ml Wasser gegossen, wodurch Kristalle ausgefällt wurden. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen und getrocknet, wodurch 4,6 g eines rohen Produkts erhalten wurden. Das rohe Produkt wurde in Toluol gelöst, und dann wurde die unlösliche Substanz durch Filtrieren von der Lösung abgetrennt. Die erhaltene Lösung wurde durch Säulenchromatographie (mobile Phase: Toluol; stationäre Phase: Kieselsäuregel) gereinigt, wodurch 0,31 g des gewünschten Produkts erhalten wurden.

Phasenumwandlungstemperatur (°C)

Synthesebeispiel 3

2-Octyl-5-[4′-(4′′-pentylphenyl)-cyclohexyl]-1,3,4-thiadiazol (Verbindungsbeispiel I-76) wurde durch die folgenden Schritte i) und ii) synthetisiert:

Schritt i) Herstellung von N-Nonanoyl-N′-4-(4′-pentylphenyl)-cyclohexancarbonylhydrazin

2,4 g Nonanohydrazid, die in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 1 hergestellt worden waren, wurden in 27 ml Pyridin gelöst und auf 40°C erwärmt. Der erhaltenen Lösung wurde eine Lösung von 4,4 g 4-(4′-Pentylphenyl)-cyclohexancarbonylchlorid in 12 ml trockenem Benzol tropfenweise zugesetzt, worauf über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung mit Ethylacetat verdünnt, worauf mit Wasser gewaschen wurde, um eine unlösliche Substanz auszufällen. Die unlösliche Substanz wurde durch Filtrieren gewonnen und dann aus N,N-Dimethylformamid umkristallisiert, wodurch 4,6 g N-Nonanoyl-N′-4-(4′-pentylphenyl)-cyclohexancarbonylhydrazin erhalten wurden.

Schritt ii) Herstellung von 2-Octyl-5-[4′-(4′′-pentylphenyl)-cyclohexyl]-1,3,4-thiadiazol

Einer Lösung von 4,55 g N-Nonanoyl-N′-4-(4′-pentylphenyl)-cyclohexancarbonylhydrazin in 35 ml Pyridin wurden bei Raumtemperatur im Verlauf von 15 min 3,19 g Diphosphorpentasulfid zugesetzt, worauf zur Umsetzung 6 h lang auf 100°C erhitzt wurde.

Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in eine Lösungsmittelmischung aus 15 ml Ethanol und 300 ml Wasser gegossen, worauf mit Chloroform extrahiert, mit Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, und das Lösungsmittel abdestilliert wurde, wodurch 5,3 g eines halbfesten Produkts erhalten wurden. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie (mobile Phase: Hexan/Ethylacetat = 10/2; stationäre Phase: Kieselsäuregel) gereinigt, worauf aus Ethanol umkristallisiert wurde, wodurch 0,2 g 2-Octyl-5-[4′-(4′′-pentylphenyl)-cyclohexyl]-1,3,4-thiadiazol erhalten wurden.

Phasenumwandlungstemperatur (°C)

Synthesebeispiel 4

2-Hexyl-5-[4′-(5-heptyl-2-pyrimidinyl)-phenyl]-1,3,4-thiadiazol (Verbindungsbeispiel I-85) wurde durch die folgenden Schritte i) und ii) synthetisiert:

Schritt i) Herstellung von n-Heptanoyl-N′-4-(5′-heptyl-2′-pyrimidinyl)-benzoylhydrazin

2,0 g Heptanohydrazid, die in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 2 hergestellt worden waren, wurden in 27 ml Pyridin gelöst und auf 40°C erwärmt. Der erhaltenen Lösung wurde eine Lösung von 4,7 g 4-(5′-Heptyl-2′-pyrimidinyl)-benzoylchlorid in 20 ml trockenem Benzol tropfenweise zugesetzt, worauf über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung mit Ethylacetat verdünnt, worauf mit Wasser gewaschen wurde, um eine unlösliche Substanz auszufällen. Die unlösliche Substanz wurde durch Filtrieren gewonnen und dann aus N,N-Dimethylformamid umkristallisiert, wodurch 3,1 g N-Heptanoyl-N′-4-(5′-heptyl-2′-pyrimidinyl)-benzoylhydrazin erhalten wurden.

Schritt ii) Herstellung von 2-Hexyl-5-[4′-(5-heptyl-2-pyrimidinyl)-phenyl]-1,3,4-thiadiazol

Einer Lösung von 2,6 g N-Heptanoyl-N′-4-(5′-heptyl-2′-pyrimidinyl)-benzoylhydrazin in 20 ml Pyridin wurden bei Raumtemperatur im Verlauf von 15 min 1,84 g Diphosphorpentasulfid zugesetzt, worauf zur Umsetzung 6 h lang auf 100°C erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in eine Lösungsmittelmischung aus 10 ml Ethanol und 200 ml Wasser gegossen, worauf dreimal mit 100 ml Chloroform extrahiert, mit Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert wurde, wodurch 2,5 g rohe Kristalle erhalten wurden. Die rohen Kristalle wurden durch Säulenchromatographie (mobile Phase: Toluol/Ethylacetat = 2/1; stationäre Phase: Kieselsäuregel) gereinigt, wodurch das gewünschte 2-Hexyl-5-[4′-(5-heptyl-2-pyrimidinyl)-phenyl]-1,3,4-thiadiazol erhalten wurde.

Phasenumwandlungstemperatur (°C)

X, Y, Z = mesomorphe Phasen (nicht identifiziert)

Als besondere Beispiele der Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (II) wiedergegeben werden, können die Verbindungen erwähnt werden, die durch folgende Strukturformeln wiedergegeben werden:

Die Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (II) wiedergegeben werden, können nach den folgenden Reaktionsschemata A, B und C synthetisiert werden:

Reaktionsschema A

Reaktionsschema B

Reaktionsschema C

Nachstehend sind einige typische Beispiele für die Synthese der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (II) wiedergegeben wird, gezeigt.

Synthesebeispiel 5 (Synthese des Verbindungsbeispiels II-17)

1,00 g (4,16 mmol) p-2-Fluoroctyloxyphenol wurden in einer Mischung aus 10 ml Pyridin und 5 ml Toluol gelöst, und eine Lösung von 1,30 g (6,0 mmol) trans-4-n-Pentylcyclohexancarbonylchlorid in 5 ml Toluol wurde im Verlauf von 20 bis 40 min unter 5°C tropfenweise dazugegeben. Nach der Zugabe wurde die Mischung über Nacht bei Raumtemperatur gerührt, wodurch ein weißer Niederschlag erhalten wurde.

Nach der Reaktion wurde das Reaktionsprodukt mit Benzol extrahiert, und die resultierende Benzolschicht wurde mit destilliertem Wasser gewaschen. Dann wurde mit Magnesiumsulfat getrocknet, das Benzol abdestilliert, durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol/Methanol umkristallisiert, wodurch 1,20 g (2,85 mmol) trans-4-n-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-2-fluoroctyloxyphenylester erhalten wurden (Ausbeute: 68,6%).

NMR-Daten:
0,83-2,83 ppm (34H, m)
4,00-4,50 ppm (2H, q)
7,11 ppm (4H, s)

IR-Daten:
3456, 2928, 2852, 1742, 1508, 1470,
1248, 1200, 1166, 1132, 854 (cm^-1).

Phasenumwandlungstemperatur (°C)

Hierin bedeuten die einzelnen Symbole die folgenden Phasen: Iso. = isotrope Phase; Ch. = cholesterische Phase; SmA = smektische A-Phase; SmC* = chirale smektische C-Phase; S₃-S₆ = Phasen von höherer Ordnung als SmC*; und Krist. = Kristallphase.

Synthesebeispiel 6 (Synthese des Verbindungsbeispiels II-34)

0,40 g (3,0 mmol) (-)-2-Fluorheptanol und 1,00 g (13 mmol) trockenes Pyridin wurden in einen Behälter, dessen Atmosphäre in ausreichendem Maße durch Stickstoff ersetzt worden war, eingefüllt und 30 min lang unter Kühlung auf einem Eisbad gerührt. In die Lösung wurden 0,69 g (3,6 mmol) p-Toluolsulfonylchlorid hineingegeben, und die Mischung wurde 5 h lang gerührt. Nach der Reaktion wurden 10 ml 1 n HCl zugesetzt; die erhaltene Mischung wurde zweimal mit 10 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Extraktionsflüssigkeit wurde einmal mit 10 ml destilliertem Wasser gewaschen und mit einer geeigneten Menge wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Dann wurde das Lösungsmittel abdestilliert, wodurch 0,59 g (2,0 mmol) (+)-2-Fluorheptyl-p-toluolsulfonat erhalten wurden. Die Ausbeute betrug 66%, und das Produkt zeigte die folgenden optischen Drehungen und IR-Daten.

Optische Drehung:[α]=+2,59 Grad (c = 1; CHCl₃)[α]=+9,58 Grad (c = 1; CHCl₃)

IR-Daten:
2900, 2850, 1600, 1450, 1350, 1170,
1090, 980, 810, 660, 550 (cm^-1)

0,43 g (1,5 mmol) des auf diese Weise erhaltenen (+)-2-Fluorheptyl-p-toluolsulfonats und 0,28 g (1,0 mmol) 5-Octyl-2-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin wurden mit 0,2 ml 1-Butanol vermischt, worauf in ausreichendem Maße gerührt wurde. Der Lösung wurde eine zuvor hergestellte alkalische Lösung von 0,048 g (1,2 mmol) Natriumhydroxid in 1,0 ml 1-Butanol schnell zugesetzt, worauf 5,5 h lang unter Rückfluß erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurden 10 ml destilliertes Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde jeweils einmal mit 10 ml Benzol und 5 ml Benzol extrahiert. Dann wurde mit einer geeigneten Menge wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel abdestilliert und durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie (Chloroform) gereinigt, wodurch 0,17 g (0,43 mmol) des gewünschten (+)-5-Octyl-2-[4-(2-fluorheptyloxy)-phenyl]-pyrimidins erhalten wurden. Die Ausbeute betrug 43%, und das Produkt zeigte die folgenden optischen Drehungen und IR-Daten.

Optische Drehung:[α]=+0,44 Grad (c = 1; CHCl₃)[α]=+4,19 Grad (c = 1; CHCl₃)

IR-Daten:
2900, 2850, 1600, 1580, 1420, 1250,
1160, 800, 720, 650, 550 (cm^-1)

Die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung kann erhalten werden, indem wenigstens eine Art der durch die Formel (I) wiedergegebenen Verbindung, wenigstens eine Art der durch die Formel (II) wiedergegebenen Verbindung und wenigstens eine Art einer anderen mesomorphen Verbindung in geeigneten Anteilen vermischt werden. Die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung kann vorzugsweise als eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung und insbesondere als eine ferroelektrische chirale smektische Flüssigkristallmischung formuliert werden.

Als besondere Beispiele für die vorstehend beschriebenen anderen mesomorphen Verbindungen können die Verbindungen mit den folgenden Strukturformeln erwähnt werden:

Beim Formulieren der erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischung ist es erwünscht, jeweils 1 bis 300 Masseteile und vorzugsweise jeweils 2 bis 100 Masseteile einer durch die Formel (I) wiedergegebenen Verbindung und einer durch die Formel (II) wiedergegebenen Verbindung mit 100 Masseteilen einer anderen mesomorphen Verbindung, wie sie vorstehend erwähnt wurde und die aus zwei oder mehr Arten bestehen kann, zu vermischen.

Wenn zwei oder mehr Arten der durch die Formel (I) wiedergegebenen Verbindung und/oder der durch die Formel (II) wiedergegebenen Verbindung verwendet werden, können die zwei oder mehr Arten der Verbindung der Formel (I) oder (II) in einer Gesamtmenge von 1 bis 500 Masseteilen und vorzugsweise 2 bis 100 Masseteilen je 100 Masseteile einer anderen mesomorphen Verbindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde und die aus zwei oder mehr Arten bestehen kann, verwendet werden.

Die erfindungsgemäße ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung kann vorzugsweise hergestellt werden, indem die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Flüssigkristallmischung unter Vakuum erhitzt wird, um eine isotrope Flüssigkeit zu bilden, eine leere Zelle, die ein Paar Elektrodenplatten aufweist, die mit Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, mit der Mischung gefüllt wird, die Zelle allmählich abgekühlt wird, um eine Flüssigkristallschicht zu bilden, und der Normaldruck wiederhergestellt wird.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung, die zur Erläuterung ihres Aufbaus dient.

Die in Fig. 1 gezeigte ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung weist eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 1 auf, die zwischen einem Paar Glassubstraten 2 angeordnet ist. Auf jedem Glassubstrat 2 befinden sich eine lichtdurchlässige Elektrode 3 und eine isolierende Ausrichtungssteuerungsschicht 4. Mit den Elektroden sind Anschlußleitungen 6 verbunden, damit an die Flüssigkristallschicht 1 von einer Stromquelle 7 eine Steuerspannung angelegt werden kann. Außerhalb der Substrate 2 ist ein Paar Polarisatoren 8 angeordnet, um Licht I_O, das von einer Lichtquelle 9 her einfällt, unter Zusammenwirkung mit dem Flüssigkristall 1 zu modulieren und moduliertes Licht I zu erzeugen.

Jedes der zwei Glassubstrate 2 wird mit einer lichtdurchlässigen Elektrode 3, die aus einem Film aus In₂O₃, SnO₂ oder ITO (Indiumzinnoxid) besteht, beschichtet, um eine Elektrodenplatte zu bilden. Ferner wird darauf eine isolierende Ausrichtungssteuerungsschicht 4 gebildet, indem ein Film aus einem Polymer wie z. B. Polyimid mit Mull bzw. Gaze oder mit einem acetatfaserbesetzten Tuch gerieben wird, um die Flüssigkristallmoleküle in der Reibrichtung auszurichten. Es ist auch möglich, die Ausrichtungssteuerungsschicht aus zwei Schichten zu bilden, indem z. B. zuerst eine isolierende Schicht aus einer anorganischen Substanz wie z. B. Siliciumnitrid, wasserstoffhaltigem Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, wasserstoffhaltigem Siliciumcarbid, Siliciumoxid, Bornitrid, wasserstoffhaltigem Bornitrid, Ceroxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid gebildet wird und darauf eine Ausrichtungssteuerungsschicht aus einer organischen isolierenden Substanz wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyparaxylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz oder Photoresistharz gebildet wird. Es ist alternativ auch möglich, eine einzige Schicht in Form einer anorganischen isolierenden Ausrichtungssteuerungsschicht oder einer organischen isolierenden Ausrichtungssteuerungsschicht zu verwenden. Eine anorganische isolierende Ausrichtungssteuerungsschicht kann durch Aufdampfung gebildet werden, während eine organische isolierende Ausrichtungssteuerungsschicht gebildet werden kann, indem eine Lösung einer organischen isolierenden Substanz oder eines Vorläufers davon mit einem Gehalt von 0,1 bis 20 Masse% und vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse% durch Schleuderbeschichtung, Tauchbeschichtung, Siebdruck, Spritzauftrag oder Walzenauftrag aufgetragen wird, worauf unter vorgeschriebenen Härtungsbedingungen (z. B. durch Erhitzen) vernetzt oder gehärtet wird. Die isolierende Ausrichtungssteuerungsschicht kann eine Dicke von im allgemeinen 5,0 nm bis 1 µm, vorzugsweise von 10,0 bis 300,0 nm und insbesondere von 10,0 bis 100,0 nm haben. Die zwei Glassubstrate 2 mit den lichtdurchlässigen Elektroden 3 (die hierin zusammen als "Elektrodenplatten" bezeichnet werden können) werden mit ihren isolierenden Ausrichtungssteuerungsschichten 4 durch einen Abstandshalter 5 derart gehalten, daß sie einen vorgeschriebenen (jedoch willkürlichen) Zwischenraum bzw. Abstand haben. Solch ein Zellenaufbau mit einem vorgeschriebenen Zwischenraum kann z. B. gebildet werden, indem Abstandshalter in Form von Siliciumdioxidperlen oder Aluminiumoxidperlen mit einem vorgeschriebenen Durchmesser zwischen zwei Glasplatten angeordnet werden und dann der Rand bzw. Umfang der Glasplatten z. B. mit einem Epoxidkleber abgedichtet wird. Alternativ können auch eine Polymerfolie oder Glasfasern als Abstandshalter verwendet werden. Zwischen den zwei Glasplatten wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall eingeschlossen, um eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 1 mit einer Dicke von im allgemeinen 0,5 bis 20 µm und vorzugsweise 1 bis 5 µm zu bilden.

Die lichtdurchlässigen Elektroden 3 sind durch die Anschlußleitungen 6 mit der äußeren Stromquelle 7 verbunden. Ferner sind außerhalb der Glassubstrate 2 Polarisatoren 8 angeordnet. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist von durchlässiger Bauart und ist mit einer Lichtquelle 9 ausgestattet.

Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (Vorrichtung), die zur Erläuterung ihrer Funktion dient. Auf Substraten bzw. Grundplatten (Glasplatten) 21a und 21b ist jeweils eine lichtdurchlässige Elektrode aus z. B. In₂O₃, SnO₂ oder ITO (Indiumzinnoxid) angeordnet. Ein Flüssigkristall in einer SmC*-Phase (chiralen smektischen C-Phase) oder in einer SmH*-Phase (chiralen smektischen H-Phase), in dem Flüssigkristallmolekülschichten 22 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind, ist dazwischen angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Flüssigkristallmoleküle sind durch ausgezogene Linien 23 dargestellt. Jedes Flüssigkristallmolekül 23 hat ein Dipolmoment (P⟂) 24 in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung. Die Flüssigkristallmoleküle 23 bilden in der Richtung, in der sich die Substrate erstrecken, kontinuierlich eine schraubenförmige Struktur. Wenn zwischen den auf den Substraten 21a und 21b gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wird die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle 23 abgewickelt oder gelockert, wodurch die Richtung, in der die einzelnen Flüssigkristallmoleküle 23 ausgerichtet sind, derart verändert wird, daß alle Dipolmomente (P⟂) 24 in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 23 haben eine längliche Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse. Es ist deshalb leicht verständlich, daß z. B. dann, wenn auf der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren in der Art gekreuzter Nicolscher Prismen, d. h., derart, daß sich ihre Polarisationsrichtungen kreuzen, angeordnet werden, die auf diese Weise angeordnete Flüssigkristallzelle als optische Flüssigkristall-Modulationsvorrichtung bzw. als Flüssigkristallvorrichtung zum optischen Modulieren wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.

Wenn die Flüssigkristallschicht der Flüssigkristallzelle ausreichend dünn gemacht wird (z. B. eine Dicke von weniger als etwa 10 µm hat), ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle sogar in Abwesenheit eines elektrischen Feldes abgewickelt, so daß eine nicht schraubenförmige Struktur erhalten wird. Dies führt dazu, daß das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, d. h., einen Zustand Pa in einer Richtung 34a nach oben oder einen Zustand Pb in einer Richtung 34b nach unten, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, so daß ein bistabiler Zustand erhalten wird. Wenn an einer Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften durch Anwendung von Vorrichtungen 31a und 31b zum Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld Ea oder Eb erzeugt wird, dessen Feldstärke höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wobei sich Ea und Eb hinsichtlich ihrer Polarität unterscheiden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Dipolmoment in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb entweder in die Richtung 34a nach oben oder in die Richtung 34b nach unten ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 33a oder in einem zweiten stabilen Zustand 33b orientiert.

Wenn der vorstehend erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall als optisches Modulationselement angewandt wird, können zwei Vorteile erzielt werden, wie sie vorstehend erwähnt wurden. Der erste besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch ist. Der zweite Vorteil ist, daß die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird z. B. unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. Wenn an den Flüssigkristallmolekülen das elektrische Feld Ea erzeugt wird, werden sie in den ersten stabilen Zustand 33a orientiert. Dieser Zustand wird selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld aufgehoben wird. Andererseits werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 33b orientiert, wodurch die Richtungen der Moleküle verändert werden, wenn an den Molekülen das elektrische Feld Eb erzeugt wird, dessen Richtung der Richtung des elektrischen Feldes Ea entgegengesetzt ist. Auch dieser Zustand wird selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld aufgehoben wird. Ferner bleiben die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Orientierungszuständen, solange die Feldstärke des erzeugten elektrischen Feldes Ea oder Eb nicht über einem bestimmten Schwellenwert liegt.

Wenn eine solche ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die zwischen einem Paar Elektrodenplatten eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurde, als Einfachmatrix-Sichtanzeigevorrichtung aufgebaut ist, kann die Vorrichtung durch ein Ansteuerungsverfahren angesteuert werden, wie es beispielsweise aus den JP-OSS (Kokai) 1 93 426/1984, 1 93 427/1984, 1 56 046/1985 und 1 56 047/1985 bekannt ist.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Durch Vermischen der folgenden Verbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen wurde eine Flüssigkristallmischung 1-A hergestellt.

Eine Flüssigkristallmischung 1-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den nachstehend angegebenen Anteilen mit der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A vermischt wurden.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Flüssigkristallmischung 1-B wurde in Verbindung mit einer leeren Zelle, die folgendermaßen hergestellt wurde, zur Herstellung einer Flüssigkristallvorrichtung verwendet.

Zwei 1,1 mm dicke Glasplatten wurden bereitgestellt und jeweils mit einem ITO-Film beschichtet, um eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung zu bilden, und jede Elektrode wurde ferner mit einer isolierenden Schicht aus aufgedampftem SiO₂ beschichtet. Die isolierende Schicht wurde ferner durch eine mit einer Drehzahl von 2500 min^-1 umlaufende Schleuderbeschichtungsvorrichtung 15 s lang mit einer 1,0%igen Lösung eines Polyimidharzvorläufers in Dimethylacetamid beschichtet. Der so aufgetragene Film wurde dann 60 min lang einer Hitzehärtung bei 300°C unterzogen, wodurch ein etwa 20,0 nm dicker Film erhalten wurde. Der erhaltene Film wurde mit einem acetatfaserbesetzten Tuch gerieben. Die zwei auf diese Weise behandelten Glasplatten wurden mit Isopropylalkohol gewaschen. Nachdem auf einer der Glasplatten Siliciumdioxidperlen mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 µm verteilt worden waren, wurden die zwei Glasplatten mit einem klebenden Dichtungsmittel derart aufeinander aufgebracht, daß die Richtungen, in denen sie gerieben worden waren, parallel waren, und zur Bildung einer leeren Zelle 60 min lang bei 100°C erhitzt. Durch Messung mit einem Berek-Kompensator wurde festgestellt, daß der Zellzwischenraum etwa 1,5 µm betrug.

Dann wurde die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Flüssigkristallmischung 1-B unter Bildung einer isotropen Flüssigkeit erhitzt, in die leere Zelle, die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt worden war, unter Vakuum eingespritzt und nach Abdichtung der Zelle allmählich mit einer Geschwindigkeit von 20°C/h auf 25°C abgekühlt, um eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung herzustellen.

Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit (d. h., der Zeitdauer vom Anlegen einer Spannung bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Änderung der Durchlässigkeit 90% des Höchstwertes erreichte) unter Anlegen einer Spitze-zu-Spitze-Spannung Vpp von 25 Volt bei den angegebenen Temperaturen in Verbindung mit Polarisatoren, die in der Art Nicolscher Prismen im rechten Winkel gekreuzt waren, unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 12,5 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristallmischung 1-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-B die Verbindungsbeispiele II-20, II-40 und II-102 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele I-13, I-49 und I-88 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 1-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 1-B die Verbindungsbeispiele I-13, I-49 und I-88 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele II-20, II-40 und II-102 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 1-A, 1-C und 1-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 1-A, 1-C bzw. 1-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 1-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit (d. h., ein vermindertes Verhältnis der Ansprechzeit bei 10°C zu der Ansprechzeit bei 40°C).

Beispiel 2

Eine Flüssigkristallmischung 2-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 2-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 11,9 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Flüssigkristallmischung 2-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 2 hergestellten Flüssigkristallmischung 2-B die Verbindungsbeispiele II-11, II-45 und II-96 weggelassen wurden, d. h., indem die Flüssigkristallmischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele I-21, I-44 und I-73 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 2-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 2-B die Verbindungsbeispiele I-21, I-44 und I-73 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele II-11, II-45 und II-96 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 1-A, 2-C und 2-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 1-A, 2-C bzw. 2-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 2-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 3

Eine Flüssigkristallmischung 3-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 3-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 11,2 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Flüssigkristallmischung 3-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 3 hergestellten Flüssigkristallmischung 3-B die Verbindungsbeispiele II-3, II-75 und II-93 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele I-29, I-38 und I-44 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 3-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 3-B die Verbindungsbeispiele I-29, I-38 und I-44 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele II-3, II-75 und II-93 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 1-A, 3-C und 3-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 1-A, 3-C bzw. 3-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 3-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 4

Eine Flüssigkristallmischung 4-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 4-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 12,4 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Flüssigkristallmischung 4-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 4 hergestellten Flüssigkristallmischung 4-B die Verbindungsbeispiele II-17, II-39 und II-50 weggelassen wurden, d. h., indem die Flüssigkristallmischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele I-28 und I-58 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 4-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 4-B die Verbindungsbeispiele I-28 und I-58 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 1-A nur die Verbindungsbeispiele II-17, II-39 und II-50 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 1-A, 4-C und 4-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 1-A, 4-C bzw. 4-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 4-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 5

Durch Vermischen der folgenden Verbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen wurde eine Flüssigkristallmischung 5-A hergestellt.

Eine Flüssigkristallmischung 5-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der Flüssigkristallmischung 5-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 5-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 10,6 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 5

Eine Flüssigkristallmischung 5-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-B die Verbindungsbeispiele II-18, II-33 und II-98 weggelassen wurden, d. h., indem die Flüssigkristallmischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele I-7, I-32 und I-51 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 5-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 5-B die Verbindungsbeispiele I-7, I-32 und I-51 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele II-18, II-33 und II-98 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 5-A, 5-C und 5-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 5-A, 5-C bzw. 5-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 5-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 6

Eine Flüssigkristallmischung 6-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 6-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 10,1 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 6

Eine Flüssigkristallmischung 6-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 6 hergestellten Flüssigkristallmischung 6-B die Verbindungsbeispiele II-59, II-107 und II-116 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele I-41, I-61 und I-70 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 6-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 6-B die Verbindungsbeispiele I-41, I-61 und I-70 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele II-59, II-107 und II-116 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 5-A, 6-C und 6-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 5-A, 6-C bzw. 6-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 6 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 6-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 7

Eine Flüssigkristallmischung 7-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 7-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Vergleichsbeispiel 7

Eine Flüssigkristallmischung 7-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 7 hergestellten Flüssigkristallmischung 7-B die Verbindungsbeispiele II-13, II-69 und II-104 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele I-24, I-49 und I-76 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 7-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 7-B die Verbindungsbeispiele I-24, I-49 und I-76 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele II-13, II-69 und II-104 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 5-A, 7-C und 7-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 5-A, 7-C bzw. 7-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 7 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 7-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 8

Eine Flüssigkristallmischung 8-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 8-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 10,5 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 8

Eine Flüssigkristallmischung 8-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 8 hergestellten Flüssigkristallmischung 8-B die Verbindungsbeispiele II-2 und II-95 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele I-53, I-81 und I-85 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 8-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 8-B die Verbindungsbeispiele I-53, I-81 und I-85 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 5-A nur die Verbindungsbeispiele II-2 und II-95 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 5-A, 8-C und 8-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 5-A, 8-C bzw. 8-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 8 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 8-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 9

Durch Vermischen der folgenden Verbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen wurde eine Flüssigkristallmischung 9-A hergestellt.

Eine Flüssigkristallmischung 9-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der Flüssigkristallmischung 9-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 9-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 11,4 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 9

Eine Flüssigkristallmischung 9-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 9 hergestellten Flüssigkristallmischung 9-B die Verbindungsbeispiele II-12, II-33 und II-100 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele I-21, I-53 und I-89 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 9-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 9-B die Verbindungsbeispiele I-21, I-53 und I-89 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele II-12, II-33 und II-100 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 9-A, 9-C und 9-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 9-A, 9-C bzw. 9-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 9 und Vergleichsbeispiel 9 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 9-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 10

Eine Flüssigkristallmischung 10-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 9 hergestellten Flüssigkristallmischung 9-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 10-B verwendet wurde. Die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Vergleichsbeispiel 10

Eine Flüssigkristallmischung 10-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 10 hergestellten Flüssigkristallmischung 10-B die Verbindungsbeispiele II-5 und II-86 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele I-6, I-59 und I-92 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 10-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 10-B die Verbindungsbeispiele I-6, I-59 und I-92 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele II-5 und II-86 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 9-A, 10-C und 10-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 9-A, 10-C bzw. 10-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 10 und Vergleichsbeispiel 10 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 10-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 11

Eine Flüssigkristallmischung 11-B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungsbeispiele in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 9 hergestellten Flüssigkristallmischung 9-A vermischt wurden.

Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die vorstehend erwähnte Flüssigkristallmischung 11-B verwendet wurde. Die Vorrichtung wurde der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In der Vorrichtung wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.

Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25°C ein Kontrast von 11,7 erzielt, und es wurde eine deutliche Schaltwirkung beobachtet. Auch die Bistabilität nach der Beendigung des Anlegens der Spannung war gut.

Vergleichsbeispiel 11

Eine Flüssigkristallmischung 11-C wurde hergestellt, indem aus der in Beispiel 11 hergestellten Flüssigkristallmischung 11-B die Verbindungsbeispiele II-32, II-53 und II-112 weggelassen wurden, d. h., indem der Flüssigkristallmischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele I-33, I-41 und I-72 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 11-D wurde hergestellt, indem aus der Mischung 11-B die Verbindungsbeispiele I-33, I-41 und I-72 weggelassen wurden, d. h., indem der Mischung 9-A nur die Verbindungsbeispiele II-32, II-53 und II-112 zugesetzt wurden.

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen 9-A, 11-C und 11-D wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch anstelle der Mischung 1-B die Mischung 9-A, 11-C bzw. 11-D verwendet wurde, und der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 11 hervorgeht, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 11-B enthielt, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur sowie eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiele 12 bis 15

Flüssigkristallmischungen 12-B bis 15-B wurden hergestellt, indem die Verbindungsbeispiele und die Flüssigkristallmischungen, die in den Beispielen 1 und 5 verwendet wurden, durch die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Verbindungsbeispiele und Flüssigkristallmischungen ersetzt wurden. Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 1-B jeweils eine der Mischungen 12-B bis 15-B verwendet wurde, und die Vorrichtungen wurden der Messung der optischen Ansprechzeit und der Beobachtung der Schaltzustände unterzogen. In den Vorrichtungen wurde eine Monodomäne mit guten und gleichmäßigen Ausrichtungseigenschaften beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Wie aus den in der vorstehenden Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, lieferten die ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen, die eine der Flüssigkristallmischungen 12-B bis 15- B enthielten, eine verbesserte Ansprechgeschwindigkeit und ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur und auch eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 16

Ein leere Zelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die SiO₂-Schicht weggelassen wurde, so daß auf jeder Elektrodenplatte eine nur aus der Polyimidharzschicht bestehende Ausrichtungssteuerungsschicht gebildet wurde. Vier ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden hergestellt, indem jeweils eine solche leere Zelle mit einer der in Beispiel 1 oder Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischungen 1-B, 1-A, 1-C und 1-D gefüllt wurde. Diese Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 der Messung der optischen Ansprechzeit unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Wie aus vorstehendem Beispiel 16 hervorgeht, lieferte die Vorrichtung, die die erfindungsgemäße ferroelektrische Flüssigkristallmischung I-B enthielt, auch im Fall eines anderen Aufbaus der Vorrichtung ein verbessertes Betriebsverhalten bei einer niedrigeren Temperatur und eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit.

Beispiel 17

Zwei Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die in Beispiel 1 bzw. Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Flüssigkristallmischungen 1-B und 1-A verwendet wurden.

Die Neigungswinkel der vorstehend erwähnten Vorrichtungen wurden bei 25°C unter im rechten Winkel gekreuzten Nicolschen Prismen durch Betrachtung mit einem Mikroskop gemessen, wobei sich für die Flüssigkristallmischung 1-A 7,6 Grad und für die Flüssigkristallmischung 1-B 8,1 Grad ergaben. Dann wurde an die Vorrichtungen eine Spannung von ±8 Volt mit rechteckiger Wellenform bei einer Frequenz von 60 kHz angelegt, und die Neigungswinkel wurden unter Anlegen der Spannung durch Betrachtung mit einem Mikroskop gemessen, wobei sich für die Flüssigkristallmischung 1-A, 8,7 Grad und für die Flüssigkristallmischung 1-B 12,4 Grad ergaben. Unter diesen Bedingungen wurde für die Flüssigkristallmischung 1-A ein Kontrastverhältnis von 10 : 1 und für die Flüssigkristallmischung 1-B ein Kontrastverhältnis von 26 : 1 gemessen.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigten, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung 1-B ein in beträchtlichem Maße verbessertes Anzeigeverhalten lieferte, wenn sie bei einem Ansteuerungsverfahren unter Ausnutzung des Anlegens von Wechselspannung (oder der Wechselfeld-Stabilisierung) verwendet wurde.

Beispiele 18 bis 27

Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die in den Beispielen 2 bis 11 verwendeten Flüssigkristallmischungen 2-B bis 11-B und die in den Vergleichsbeispielen 1, 5 und 9 verwendeten Flüssigkristallmischungen 1-A, 5-A und 9-A verwendet wurden. Die Neigungswinkel dieser Vorrichtungen wurden wie in Beispiel 17 gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigten, daß die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen 2-B bis 11-B ein in beträchtlichem Maße verbessertes Anzeigeverhalten lieferten, wenn sie bei einem Ansteuerungsverfahren unter Ausnutzung des Anlegens von Wechselspannung (oder der Wechselfeld-Stabilisierung) verwendet wurden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, liefert die erfindungsgemäße ferroelektrische Flüssigkristallmischung eine Flüssigkristallvorrichtung, die ein gutes Schaltverhalten, ein verbessertes Betriebsverhalten und eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit zeigt. Ferner liefert die erfindungsgemäße Flüssigkristallmischung eine Flüssigkristallvorrichtung, die ein in beträchtlichem Maße verbessertes Anzeigeverhalten zeigt, wenn sie bei einem Ansteuerungsverfahren unter Ausnutzung der Wechselfeld-Stabilisierung verwendet wird.

Claims

1. Flüssigkristallmischung, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird: worin R₁ und R₂ jeweils eine optisch inaktive, lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeuten, bei der eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen durch wenigstens eine Art von ersetzt sein können, worin Z -O- oder -S- bedeutet und R₃ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet; undA -A₁- oder -A₂-A₃- bedeutet, worin A₁ bedeutet und A₂ und A₃ jeweils bedeuten; und wenigstens eine Verbindung, die durch die folgende Formel (II) wiedergegeben wird: worin R₄ eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, die einen Substituenten haben kann, bedeutet; enthält.

2. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie je 100 Masseteile einer anderen mesomorphen Verbindung jeweils 1 bis 300 Masseteile einer Verbindung der Formel (I) und einer Verbindung der Formel (II) enthält.

3. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oder mehr Arten von Verbindungen aus jeder von wenigstens einer Gruppe von Verbindungen der Formeln (I) und (II) in einer Gesamtmenge von 1 bis 500 Masseteilen je 100 Masseteile der anderen mesomorphen Verbindung enthält.

4. Flüssigkristallvorrichtung mit einem Paar Elektrodenplatten und einer zwischen den Elektrodenplatten angeordneten Flüssigkristallmischung, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.