DE69015732T2

DE69015732T2 - Flüssigkristallzusammensetzung und dieselbe enthaltende Vorrichtung.

Info

Publication number: DE69015732T2
Application number: DE69015732T
Authority: DE
Inventors: Tsunenori Fujii; Fumiaki Funada; Hiromi Inoue; Mitsuhiro Koden; Tomoaki Kuratate; Makoto Shiomi; Atsushi Sugiura; Kazuhiko Tsuchiya
Original assignee: Kanto Chemical Co Inc; Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: EP0414230B1; DE69015732D1; JP2575885B2; KR910004777A; EP0414230A2; JPH0381392A; EP0414230A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung und eine dieselbe enthaltende ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Die zur Zeit im breitesten Umfang verwendeten Flüssigkristallanzeigevorrichtungen sind jene, die die nematische Phase nutzen, aber sie haben insofern einen Nachteil, als daß eine Anzeige mit großer Kapazität, wie 1.000 x 1.000 Linien bzw. Zeilen, schwierig zu bewerkstelligen ist. Zum Beispiel nimmt in üblichen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen vom verdrehten nematischen Typ (TN) der Kontrast mit Zunahme der Zeilenzahl ab, so daß es praktisch nahezu unmöglich ist, eine Anzeigevorrichtung mit großer Kapazität, wie mit 1.000 x 1.000 Zeilen, und mit gutem Bild herzustellen.
Um den Nachteil der TN-Elüssigkristallanzeigevorrichtung zu modifizieren, wurden Elüssiglrristallanzeigevorrichtungen vom superverdrehten nematischen Typ (STN) und vom doppelsuperverdrehten nematischen Typ (DSTN) entwickelt. Allerdings haben sie ebenfalls insofern einen Nachteil, als daß der Kontrast und die Ansprechgeschwindigkeit mit Zunahme der Zeilenzahl abnehmen. Deshalb können derzeit derartige Anzeigevorrichtungen allerhöchstens mit einer Anzeigekapazität von etwa 1.000 x 800 Zeilen versehen werden, indem das Oben-Unten-Teilungs- Steuerverfahren in einer 1/400-Betriebsart angewendet werden.
Andererseits wurde ebenfalls eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp entwikkelt, bei der Dünnfilmtransistoren (TFT) auf einem Substrat angeordnet sind, wodurch eine große Anzeigekapazität von 1.000 x 1.000 Zeilen und dergleichen technisch bewerkstelligt werden kann. Allerdings hat die Vorrichtung insofern einen Nachteil, als daß ihr Herstellungsverfahren eine längeie Zeit benotigt, und zwar mit geringer Ausbeute, was zu sehr hohen Herstellungskosten führt.
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme wurde eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Flüssigkristallanzeige vorgeschlagen, die auf einem Prinzip beruht, welches sich von der Anzeigevorrichtung vom TN-Typ unterschied; dieses löste vielversprechende Erwartungen aus (siehe N. A. Clark, et al, Appl. Phys. Lett., 36, 899(1980)). In einer derartigen Anzeigevorrichtung wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall benutzt, der in der Lage ist, in einer chiralen smektischen C-Phase, chiralen smektischen I-Phase usw. aufzutreten. Weil das Vorrichtungsprinzip einem Typ zuzuordnen ist, der die Speichercharakteristiken nutzt, kann potentiell eine größere Anzeigekapazität bewerkstelligt werden, wenn die Ansprechgeschwindigkeit verbessert wird. Da das Verfahren kein aktives Element, wie einen Dünnfilmtransistor, erfordert, sollten sich die Kosten zur Herstellung der Flüssigkristallvorrichtungen nicht erhöhen. Des weiteren zeichnet sich die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung ebenfalls durch einen weiten Sichtwinkel aus, so daß es als Vorrichtung für eine Anzeige mit größerer Kapazität von 1.000 x 1.000 Zeilen oder mehr für vielversprechend gehalten wird.
Die Anforderungen für Flüssigkristallmaterialien, die in einer ferroelektrischen Fiüssigkristallvorrichtung unter Anwendung der vorstehend genannten smektischen C-Phase verwendet werden, schließen die folgenden Items ein:
(1) Auftreten einer smektischen C-Phase innerhalb eines weiten Temperaturbereiches um die Zimmertemperatur herum;
(2) chemische Stabilität;
(3) Vorliegen einer großen spontanen Polarisation;
(4) geringe Viskosität;
(5) Vorliegen von Phasensequenzen, wie IAC (isotropisch-smektisch A-smektisch C) oder INAC (isotropisch-nematisch-smektisch A-smektisch C);
(6) eine lange spirale Ganghöhe bzw. Identitätsperiode der nematischen Phase;
(7) eine lange Identitätsperiode der smektischen C-Phase;
(8) Vorliegen eines großen Neigungswinkels.
Die Items (3) und (4) sind erforderlich, um eine hohe Ansprechgeschwindigkeit zu erhalten, welche zum Erhalt einer Anzeige mit großer Kapazität erforderlich ist, wohingegen die Items (5), (6) und (7) erforderlich sind, um eine gute Orientierung zu erhalten, und Item (8) ist erforderlich, um den Kontrast und die Helligkeit bei der Flüssigkristallanzeige zu verbessern.
Allerdings ist es derzeit unmöglich, alle diese Erfordernisse mit einer einzigen Verbindung zu erfüllen. Deshalb werden eine Vielzahl von Verbindung miteinander vermischt und praktisch als Flüssigkristallzusammensetzung angewandt. Zur Herstellung einer Flüssigkristallzusammensetzung wird allgemein das Verfahren angewandt, das das Hinzusetzen einer optisch aktiven Verbindung, die zur Induzierung eines großen Ausmaßes an spontaner Polarisation in einer nicht-chiralen Flüssigkristaliverbindung oder einer die smektische C-Phase zeigenden Zusammensetzung in der Lage ist, umfaßt. Bei dem Verfahren kann manchmal eine optisch aktive Verbindung, die nicht die Charakteristiken eines Flüssigkristalls zeigt, verwendet werden.
Als nicht-chirale Verbindung oder die smektische C-Phase zeigende Zusammensetzung kann eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet werden, die eine Mischung verschiedener Arten von Pyrimidinverbindungen beinhaltet [siehe Hiroyuki Onishi, Tsuyoshi Kamimura, Hisahide Wakita, Shuko Oniwa, Isao Ota, National Technical Report, 33(1), 35(1987)]. Allerdings ist es für ein solches Verfahren von Nachteil, daß ein ausreichend weiter Temperaturbereich nicht in der smektischen C-Phase gehalten werden kann, wenn nur eine Pyrimidinverbindung angewandt wird.
Somit ist ein Verfahren angewandt worden, das die Herstellung einer Flüssigkristallzusainnenset zung mit einem weiten Temperaturbereich der smektischen C-Phase umfaßt, in dem eine Pyrimidinverbindung und eine Esterverbindung angewandt und der Zusammensetzung optisch aktive Verbindungen hinzugesetzt wurden. [siehe H. Inoue, A. Mizutome, S. Yoshihara, J. Kanbe, S. Iijima, Internation Display Research Conference, Post. Deadline Paper, (1988)]. Andererseits machen andere Berichte den Vorschlag, daß eine Esterverbindung einer Pyrimidinverbindung unterlegen ist, und zwar bezüglich der Ansprechcharakteristika [siehe z.B. Hiroyuki Onishi, Tsuyoshi Kamimura, Hisahide Wakita, Shuko Oniwa, Isao Ota, National Technical Report, 33(1), 35(1987)].
Die EP-A-0 298 702 betrifft ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzungen, die als Flüssigkristallkomponenten verschiedene Pyrimidinverbindungen und Verbindungen mit Phenylring- Systemen, die immer eine Brucke zwischen den Phenylring-Systemen aufweisen, umfassen. Die GB-A-2 198 743 betnfft ferroelektrische, smektische Flüssigkristallmischungen, die mindestens ein Terphenyl enthalten, wobei die Mischungen keine Pynmidinverbindungen enthalten. Die EP- A-0 272 115 beschreibt optisch aktive Flüssigkristall-Biphenylverbindungen, welche als ein Hauptbestandteil einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem war die Bereitstellung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung und einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung, die durch einen breiten Betriebstemperaturbereich, eine gute Orientierung und durch ein Ansprechen hoher Geschwindigkeit bei Raumtemperatur charakterisiert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung bereitgestellt, umfassend mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (I):
(worin R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander eine geradkettige Alkylgruppe mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; X und Y unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder eine Gruppe aus -O-, -COO- oder -OCO- bedeuten; n und m unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens eines von n und m 1 ist) in einem Gehalt von 1 bis 40 Gew.-% und mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (II):
(worin R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkoxylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; und n 0 oder 1 bedeutet) in einem Gehalt von 99 bis 60 Gew.-%, und umfassend weiterhin eine optisch aktive Verbindung.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung bereit, die die oben erwähnte ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung und mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (III) umfaßt:
(worin die Bedeutung oder hat. R&sub5; und R&sub6; unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkoxylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; q 0, 1 oder 2 bedeutet), wobei die Gehalte der durch die Formeln (I), (II) und (III) angegebenen Verbindungen 1 bis 40 Gew.-%, 30 bis 90 Gew.-%, bzw. 3 bis 30 Gew.-% betragen.
Die ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzungen vorliegender Erfindung zeigen jeweils in stabiler Weise eine smektische C-Phase in einem breiten Temperaturbereich, einschließlich der Raumtemperatur, bedingt durch die Verbindung der allgemeinen Formel (I).

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt, der den Aufbau einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Fig. 2 ist eine Draufsicht zur Erläuterung eines Aufbaus einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung großer Kapazität unter Verwendung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die durch die oben aufgeführte allgemeine Formel (I) beschriebene Verbindung (nachfolgend als Verbindung I bezeichnet), welche in der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in der Literatur nicht offenbart worden. Die Verbindung wurde durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung hergestellt.
In der vorstehend erwähnten Verbindung I bedeuten R&sub1; un R&sub2; unabhängig eine geradkettige Alkylgruppe oder Alkoxylgruppe mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen; eine solche Alkylgruppe schließt Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl ein.
In der Verbindung I bedeuten X und Y jeweils eine Einfachbindung oder eine Gruppe von -O-, -COO- oder -OCO-; d.h., wenn X und Y jeweils eine Einfachbindung ist, stehen RX und RY unabhängig für eine Alkylgruppe; wenn X und Y jeweils -O- ist, bedeuten RX und RY unabhängig eine Alkoxylgruppe; wenn X und Y jeweils -COO- ist, stehen RX und RY unabhängig für eine Acyloxygruppe; wenn X und Y jeweils -OCO ist, bedeuten RX und RY unabhängig eine Alkoxylcarbonylgruppe.
Vorzugsweise ist die Verbindung I selbst eine eine Flüssigkristallphase zeigende Flüssigkristallverbindung, die insbesondere eine smektische A-Phase und/oder eine smektische C-Phase ausbildet. Spezifische Beispiele solcher Verbindung schließen die folgenden ein, sollen die Erfindung jedoch nicht beschränken.
Die oben erläuterten Verbindung können einzeln oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
Ein typisches Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der vorstehend genannten Verbindung I wird nun erklärt, eine Biphenylverbindung erläuternd, die ein Beispiel der Verbindung I ist.
(A) Es wird nun eine Verbindung mit einer Alkoxylgruppe an Seitenketten beschrieben:
2-Fluorphenol wird als ein Ausgangsmaterial mit Alkylhalogenid (RX) behandelt, um 2- Fluor-1-alkoxybenzol zu erhalten, welches anschließend halogeniert wird, um 2-Fluor-4- halogen-1-alkoxybenzol zu erhalten:
Eine Grignard-Reaktion des derart erhaltenen 2-Fluor-4-halogen-1-alkoxybenzols mit einem getrennt hergestellten Grignard-Reagenz ( MgX ), führt zu einer Biphenylverbindung:
Die Biphenylverbindung wird einer Friedel-Crafts-Reaktion unterzogen, um sie in eine Acylbiphenylverbindung umzuwandeln:
welche anschließend in eine Hydroxybiphenylverbindung umgewandelt wird:
Das umgewandelte Hydroxybiphenyl wird mit Alkylhalogenid (R'X) behandelt, um eine Dialkoxymonofluorbiphenylverbindung zu erhalten:
Ein gewünschtes Produkt kann erhalten werden, indem Alkylhalogenid (RX, R'X) ausgewählt wird, wobei R und R' als Seitenkeften vorhanden sind.
(B) Nun wird eine Verbindung mit Alkylgruppen an den Seitenketten beschrieben:
Die Verbindung kann wie in dem oben beschriebenen Syntheseverfahren zur Herstellung von denjenigen Verbindungen mit Alkoxylgruppen an den Seitenkeffen synthetisiert werden, außer daß eine Reduktion nach der Acylierung mittels der Friedel-Crafts-Reaktion durchgeführt wird und das Alkylbenzol bei der Herstellung des Grignard-Reagenz verwendet wird.
(C) Ein Verbindung mit einer Alkoxylgruppe und einer Alkylgruppe getrennt an zwei Seitenketten kann wie im oben beschriebenen Abschnitt (A) synthetisiert werden, außer daß die Auswahl danach durchgeführt wird, ob eine Reduktion nach der Acylierung mittels der Friedel- Crafts-Reaktion durchgeführt wird oder Alkylbenzol bei der Herstellung des Grignard-Reagenz verwendet wird, um eine Alkoxylgruppe oder eine Alkylgruppe an einer geeigneten Seitenkette derselben einzuführen.
(D) Ein Beispiel der Synthese von zu der Verbindung I gehörigen Triphenylverbindungen wird untenstehend beschrieben.
4-Brom-2-fluorbiphenyl wird als ein Ausgangsmaterial einer Acylierung mittels der Friedel- Crafts-Reaktion unterzogen, um es in 4'-Acyl-4-brom-2-fluorbiphenyl umzuwandeln, welches dann in eine 4'-Hydroxybiphenylverbindung umgewandelt wird. Die 4'-Hydroxybiphenylverbindung wird mit Alkylhalogenid (RX) behandelt, um eine 4'-Alkoxybiphenylverbindung zu erhalten. Andererseits wird ein Grignard-Reagenz mit einem Benzolkern mit einer Fluorgruppe und einer Alkoxylgruppe, die beide darin eingeführt worden sind:
separat hergestellt. Die vorstehend genannte 4'-Alkoxybiphenylverbindung wird zusammen mit dem derart erhaltenen Grignard-Reagenz einer Grignard-Reaktion unterzogen, um eine Triphenylverbindung, Dialkoxydifluortriphenylverbindung, zu erhalten:
Die Alkylgruppe oder Alkoxylgruppe an den Seitenketten kann in gleicher Weise wie oben beschrieben ausgewählt werden. Ferner kann eine Monofluortriphenylverbindung synthetisiert werden, indem als ein Ausgangsmaterial entweder eine Biphenylverbindung oder ein Grignard-Rcagenz, die beide keine Monofluorgruppe aufweisen, verwendet wird.
Das Prinzip des Verfahrens zur Herstellung der Verbindung I ist vorstehend erwähnt. Die untenstehend beschriebenen Beispiele können als spezifische Beispiele einer solchen Herstellung gelten.
Als Verbindung der allgemeinen Formel (II) (die als Verbindung II bezeichnet wird) und Verbindung in der allgemeinen Formel (III) (die als Verbindung in bezeichnet wird) können die entsprechenden im Fachbereich bekannten Flüssigkristalle verwendet werden.
Die Alkylgruppe oder Alkoxylgruppe der Verbindungen II und III sind jene, die 1 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen; eine solche Alkylgruppe schließt Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, Butyl, 1- oder 2-Methylpropyl, t-butyl, Pentyl, 1- oder 2-Methylbutyl, Hexyl, 1- oder 3-Methylpentyl, Heptyl, 1- oder 4-Methylhexyl, Octyl, 1-Methylheptyl, Nonyl, 1- oder 6-Methyloctyl, Decyl, 1- Methylnonyl, Undecyl, 1-Methyldecyl, Dodecyl, 1-Methylundecyl ein. Diese Alkylgruppen können asymmetrische Kohlenstoffe in der Kohlenstoffkette enthalten.
Spezifische Beispiele der Verbindung II schließen die folgenden ein, sind jedoch nicht auf die folgenden beschränkt.
Die oben beschriebene Verbindung II kann einfach oder in Kombination von zweien oder mehreren angewandt werden.
Spezifische Beispiele der Verbindung III schließen die folgenden ein, sind jedoch nicht auf die folgenden beschränkt.
Die oben beschriebene Verbindung III kann einzeln oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
Die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem sie mindestens eine Art der Verbindung I und mindestens eine Art der Verbindung II enthält (nachfolgend als Flüssigkristallzusammensetzung I bezeichnet). Im Hinblick auf eine Vergrößerung des Bereichs der Flüssigkristallphase und deren Stabilität bei Raumtemperatur ist der Gehalt an der oben beschriebenen Verbindung I in der Flüssigkristallzusammensetzung 1 geeigneterweise zwischen 1 und 40 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gew.-%. In diesem Fall beträgt der Gehalt der Verbindung II geeigneterweise 60 bis 99 Gew.-% und vorzugsweise 80 bis 95 Gew.-%.
Ein Produkt, das so hergestellt wurde, daß die Flüssigkristallzusammensetzung 1 mindestens eine Verbindung III enthält (nachfolgend als Flüssigkristallzusammensetzung 2 bezeichnet) ist ebenfalls in der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Bei der Flüssigkristallzusammensetzung 2 kann der Gehalt an der oben beschriebenen Verbindung I in geeigneter Weise zwischen 1 und 40 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gew.-% gewählt werden. In diesem Fall können die Gehalte an den Verbindungen II und III in geeigneter Weise zwischen 30 und 90 Gew.-% bzw. 3 und 30 Gew.-% liegen. Vorzugsweise betragen die Gehalte an den Verbindungen II und III 65 bis 90 Gew.-% bzw. 5 bis 15 Gew.-%.
Die vorliegende Erfindung stellt eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung bereit, die so aufgebaut ist, daß die vorstehend genannte Flüssigkristallzusammensetzung 1 oder 2 mindestens eine optisch aktive Verbindung enthält. Jedwede Kohlenstoff innerhalb ihres Moleküls enthaltende, optisch aktive Verbindung kann im Prinzip verwendet werden, jedoch ist es bevorzugt, eine zu verwenden, die eine ähnliche Struktur aufweist, wie jene Flüssigkristallverbindung, mit der sie vermischt wird.
[worin A und B unabhängig eine Einfachbindung oder eine Gruppe von -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -O-, -S-, -OCOO- oder -CO- bedeuten; D und E unabhängig für eine Einfachbindung oder eine Gruppe von -COO-, -OCO-, -CH=N-, -N=CH, -CH=CH-, -C=C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH&sub2;CH&sub2;-, -OCH&sub2;-, -CH&sub2;O-, -COS- oder -SCO- stehen;
, und unabhängig für einen 6-gliedrigen Ring enthaltende Gruppe stehen, folgende einschließend: Benzolring, Cyclohexanring, Bicyclo[2.2.2]octanring, Pyridinring, Pyrimidinring, Pyradinring, Pyridazinring, Piperazinring, Pyranring, Dioxacyclohexanring, Thiapyranring, Dithianring, Thiadiazinring, Tetrazinring, worin die Wasserstoffatome durch ein Fluoratom, Chloratom, Bromatom, eine Cyangruppe, Nitrogruppe, niedere Alkylgruppe, niedere Alkoxylgruppe oder ein Deutrium substituiert sein können; R&sub7; und R&sub8; unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten, und die Alkylgruppe asymmetrische Kohlenstoffatome enthalten kann; und p eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist.]
Repräsentative Beispiele solcher optisch aktiven Verbindungen sind nachstehend aufgeführt:
[1] T. Sakurai et al., Ferroelectrics 85, 469 (1988)
[2] K. Furukawa et al., Ferroelectrics 85, 451 (1988)
[3] D.M. Walba et al., J. Am. Chem. Soc., 110, 8686 (1988)
[4] K. Yoshino et al., Jpn. J. Appl. Phys., 26, 177 (1987)
[5] Yoshizawa et al., l4th Liquid Crystal Conference, 1B104 (1988)
[6] Seto et al., 14th Liquid Crystal Conference, 1B106 (1988)
[7] Kodene et al., 14th Liquid Crystal Conference, 1B114 (1988)
[8] Kikuchi et al., 14th Liquid Crystal Conference, 1B117 (1988)
[9] Miyazawa et al., 14th Liquid Crystal Conference, 1B119 (1988)
[10] Koden et al., Japanese Chemical Association, 58th Spring Annual Meeting, 3 H02 (1989)
In der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine optisch aktive Verbindung allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Es ist bevorzugt, eine geeignete Kombination solcher Verbindungen zu verwenden, so daß die Kombination eine smektische C-Phase um die Raumtemperatur zeigt und ebenfalls Phasensequenzen wie IAC und INAC besitzt.
Der Gehalt der Verbindung I in der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist so, wie obenstehend beschrieben, während der Gehalt der optisch aktiven Verbindung 0,5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, in der Flüssigkristallendzusammensetzung beträgt.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zwischen einem Elektrodenpaar bereit. Die Flüssigkristallvorrichtung kann in bekannter Bauweise unter Verwendung im Fachbereich bekannter Materialien, so wie sie sind, gestaltet sein, außer daß die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Flüssigkristallzusammensetzung der Vorrichtung verwendet wird. Eine solche Flüssigkristallvorrichtung kann für eine Flüssigkristallschließvorrichtung bevorzugt sein, neben der Verwendung in einer Flüssigkristallvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer mit Beispielen erklärt, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.

Beispiele

A. Synthesebeisipiel einer Verbindung

Herstellung: [A-1]

Synthese von

Stufe (A-1-a)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 15 g 2-Fluorphenol, 25,9 g Octylbromid, 46,2 g Kaliumcarbonat und 150 ml Cyclohexan eingefüllt und 12 Stunden lang bei 120 bis 130ºC gerührt. Die Reaktionslösung wurde zu verdünnter Salzsäure hinzugesetzt und in Benzol extrahiert, gefolgt von einem Waschvorgang mit Wasser, und über Glaubersalz entwässert. Anschließend wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Die übriggebliebene Fraktion und 100 ml Chloroform wurden in einen anderen Reaktor eingefüllt, in den tropfenweise 44 g Brom unter Rühren bei Raumtemperatur und weiterem Rühren während zusätzlicher 6 Stunden bei der gleichen Temperatur hinzugesetzt wurden. Die Reaktionsmischung wurde zu einer verdünnten wäßrigen Natriumhydroxidlösung hinzugegeben und gerührt. Die Chloroformschicht wurde mit Wasser gewaschen und über Glaubersalz entwässert. Nach der Abdestillation der Lösungsmittel wurde der Rückstand im Vakuum destilliert, um 32 g 3-Fluor-4-octyloxybrombenzol (78,8%) zu erhalten.
Siedepunkt: 122-130ºC/40 Pa (0,3 mmHg)

Stufe (A-1-b)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 22 g Magnesium, eine geringe Menge Iod und 50 ml Tetrahydroturan (THF) unter einem Stickstoffstrom eingefüllt, in den eine geeignete Menge einer Lösung von 144 g Brombenzol in THF hinzugesetzt wurden, und es wurde erhitzt. Nach dem Start der Reaktion wurde die verbliebene THF-Lösung tropfenweise unter Rückfluß und Rühren hinzugegeben, und nach der Beendigung der Zugabe wurde weitere 2 Stunden lang gerührt, um ein Grignard-Reagenz herzustellen.
In ein anderes Gefäß wurden 3,6 g Cl&sub2;Pd(PPh&sub3;)&sub2; und 100 ml THF eingefüllt, in das anschließend 26 ml einer 1M-Lösung von (iso-C&sub4;H&sub9;)&sub2;AlH/Hexan und eine Lösung von 177,3 g 3-Fluor-4- octyloxybrombenzol, das in (A-1-a) erhalten wurde, in 150 ml THF hinzugesetzt. Diese Mischung wurde erhitzt und mit dem vorausgehend hergestellten Grignard-Reagenz bei 50 bis 60ºC tropfenweise versetzt und dann 2 Stunden lang bei der gleichen Temperatur stehengelassen. Die Reaktionslösung wurde zu verdünnter Salzsäure hinzugesetzt und in Benzol extrahiert, gefolgt von einem Waschvorgang mit Wasser und einer Entwässerung über Glaubersalz. Anschließend wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Die zurückbleibende Fraktion wurde in einer Chloroform/Hexan- Lösungsmittelmischung umkristallisiert und mittels der Silicagel-Chromatographie (Elutionslösungsmittel: Hexan) gereinigt, um 3-Fluor-4-octyloxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 137,5 g (78,3%); GLC : 98% oder mehr.

Stufe (A-1-c)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 141 g 3-Fluor-4-octyloxybiphenyl und 400 ml Methylenchlorid eingefüllt, und 94 g wasserfreies Aluminiumchlorid wurden bei 0ºC oder weniger unter Rühren allmählich hinzugesetzt, wonach 56 g Acetylchlorid tropfenweise hinzugegeben wurden. Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Mischung 6 Stunden lang unter Erhöhung der Temperatur gerührt. Die Reaktionslösung wurde zu verdünnter Salzsäure hinzugegeben, und die organische Schicht wurde mit Wasser gewaschen und über Glaubersalz entwässert. Anschließend wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Die verbliebene Fraktion wurde mit Chloroform umkristallisiert, wodurch 3-Fluor-4-octyloxy-4'-acetylbiphenyl erhalten wurde.
Ausbeute: 154,4 g (95,8%); GLC: 99% oder mehr.

Stufe (A-1-d)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 9,15 g des in (A-1-c) erhaltenen 3-Fluor-4-octyloxy-4'-acetylbiphenyl, 36 g 88%-ige Ameisensäure und 90 ml Methylenchlorid eingefüllt, und anschließend wurden unter Rühren bei Raumtemperatur der Reihe nach 16 g Essigsäureanhydrid, 1,0 ml konz. Schwefelsäure und 30 ml 35%-iges wäßriges Wasserstoffperoxid tropfenweise hinzugegeben. Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktionsmischung unter Rückfluß mit TLC (Kieselgel 60F254, Entwicklerlösung: Benzol) gerührt, bis das Material verschwand. Die Reaktionslösung wurde zu Wasser hinzugegeben und 1 Stunde gerührt. Dann wurde die organische Schicht mit Wasser gewaschen, bis die Waschlösung neutral wurde, und es wurde über Glaubersalz entwässert. Nach der Abdestillation des Lösungsmittels wurden 70 ml Methanol und 40%-ige wäßrige Natriumhydroxidlösung der verbliebenen Fraktion hinzugesetzt und 3 Stunden lang bei 70ºC miteinander umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde zu Wasser hinzugefügt und mit Chlorwasserstoffsäure angesäuert, gefolgt von einer Extraktion in Ether, einem Waschvorgang mit Wasser und eine Entwässerung über Glaubersalz. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert war, wurde die verbliebene Fraktion in Aceton umkristallisiert, um 3-Fluor-4-octyloxy-4-hydroxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 5,94 g (70,5%); GLC 99% oder mehr.

Stufe (A-1-e)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 2,00 g 3-Fluor-4-octyloxy-4'-hydroxybiphenyl, das in (A-1-d) erhalten wurde, 1,4 g Decylbromid, 1,8 g Kaliumcarbonat und 15 ml Cyclohexanon eingefüllt und 5 Stunden lang bei 110 bis 130ºC zusammen umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde filtriert, und das derart erhaltene feste Produkt wurde mit Benzol gewaschen. Die Waschlösung wurde mit dem Filtrat vermischt und mit Wasser gewaschen, wonach über Glaubersalz getrocknet wurde. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert war, wurde die verbliebene Fraktion in Aceton umkristallisiert, um 3-Fluor-4,4'-dioctyloxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 2,66 g (92,2%)
Die Reinheit des Produktes wurde mittels HPLC bestimmt; sie betrug 99% oder mehr. Es wurde bestätigt, daß das Produkt das Zielprodukt (Verbindung I&sub1;) war, was sich darauf begründete, daß ein Molekülionen-Peak bei 456 in den IR- und Massenspektralanalysen festgestellt wurde; und dieser Befünd stand in Beziehung zu den verwendeten Materialien.

Herstellung [A-2]

Synthese von

Stufe (A-2-a)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 113 g wasserfieies Aluminiumchlorid und 600 ml Methylenchlorid eingefüllt, und dann wurden 113 g Acetylchlorid unter Rühren bei 0ºC oder darunter hinzugesetzt. Anschließend wurde eine Lösung aus 100 g 2-Fluor-4-brombiphenyl in 400 ml Methylenchlorid tropfenweise hlnzugesetzt, gerührt und 7 Stunden lang bei Erhöhung der Temperatur bis Raumtemperatur zusammen umgesetzt. Nach der Hinzugabe der Reaktionslösung zu Eis/verdünnter Salzsäure wurde die Methylenchloridschicht der Reihe nach mit Wasser, einer wäßrigen Natriumhydrogencarbonatlösung und Wasser gewaschen, gefolgt von einer Entwässerung über Glaubersalz und einer Abdestillation des Lösungsmittels. Die verbliebene Fraktion wurde mit Aceton umkristallisiert, wodurch 2-Fluor-4-brom-4'-acetylbiphenyl erhalten wurde.
Ausbeute: 96 g (82,2%); GLC: 100% oder mehr.

Stufe (A-2-b)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 65 g des in (A-2-a) erhaltenen 2-Fluor-4-brom-4'-acetylbiphenyl und 300 ml Methylenchlorid eingefüllt, dazu wurden tropfenweise unter Rühren bei 10ºC 500 ml 88%-ige Ameisensäure und 480 ml Essigsäureanhydrid hinzugegeben. Nachdem zusätzlich 1,5 ml konz. Schwefelsäure tropfenweise hinzugegeben worden war, wurden während eines Zeitraums von 3 Stunden 150 ml 35%-iges Wasserstoffperoxid tropfenweise hinzugesetzt. Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Temperatur allmählich erhöht, und es wurden weitere 30 Stunden bei 45 bis 50ºC gerührt. Die Reaktionslösung wurde zu Eis/Wasser hinzugesetzt und in Benzol extrahiert, gefolgt von nacheinander erfolgendem Waschen mit wäßriger Natriumhydrogencarbonatlösung und Wasser und einer Entwässerung über Glaubersalz. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert war, wurde eine zurückbleibende Fraktion erhalten. Die verbliebene Fraktion und 2 l Ethylalkohol wurden in einen anderen Reaktor eingefüllt, in den eine wäßrige 25%-ige Natriumhydroxidlösung hinzugesetzt wurde, und es wurde 8 Stunden lang unter Rückfluß gerührt. Man gab die Reaktionslösung zu Eis/verdünnter Salzsäure, extrahierte in Benzol, führte einen Waschvorgang mit Wasser durch und entwässerte über Glaubersalz. Nach Destillation des Lösungsmittels wurde die verblieben Fraktion mittels der Silicagel-Chromatographie (Elutionslösungsmittel: Benzol) gereinigt um 2-Fluor-4-brom-4'-hydroxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 28,1 g (47,5%)

Stufe (A-2-c)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 5 g des in (A-2-b) erhaltenen 2-Fluor-4-brom-4'-hydroxybiphenyl, 8,63 g Octylbromid, 4 g Kaliumcarbonat und 50 ml 2-Butanon (MERK) eingefüllt und miteinander unter Rühren und Rückfluß 8 Stunden umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde dann verdünnter Salzsäure hinzugesetzt und in Benzol extrahlert, gefolgt von einem Waschvorgang mit Wasser und einer Entwässerung über Glaubersalz. Anschließend wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Die zurückbleibende Fraktion wurde in einer Aceton/Methanol-Lösungsmittelmischung umkristallisiert, um 6,45 g 2-Fluor-4-brom-4'-octyloxybiphenyl zu erhalten (90,8%).
Ausbeute: 6,45 g (90,8%); TLC: ein Fleck

Stufe (A-2-d)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 8,6 g Magnesium und eine geringe Menge Iod gefüllt, wozu eine geringe Menge einer Lösung aus 135 g des in (A-2-c) erhaltenen 2-Fluor-4-brom-4'-octyloxybiphenyls in 200 ml THF hinzugesetzt wurden, und es wurde erhitzt. Nach dem Start der Reaktion gab man die restliche THF-Lösung tropfenweise hinzu. Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktionsmischung 3 Stunden lang unter Rückfluß gekocht, um ein Grignard-Reagenz herzustellen. In ein anderes Gefäß wurden 68 g Borsäuretributylester eingefüllt und tropfenweise bei 40ºC mit dem vorausgehend hergestellten Grignard-Reagenz versetzt, dann wurde bei der gleichen Temperatur eine weitere Stunde lang gerührt. Nachdem die Reaktionsmischung zur Abkühlung stehengelassen wurde, wurden 10% wäßrige Schwefelsäure tropfenweise unter Rühren hinzugegeben, und dann setzte man 50 ml Benzol zu der resultierenden Lösung zur Extraktion hinzu. Die Benzolextraktionslösung wurde in einen anderen Reaktor eingefüllt, und 72 ml einer 20%-igen wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung wurde tropfenweise unter Rühren bei 40 bis 50ºC hinzugegeben, gefolgt von weiteren 2 Stunden des Rührens. Die Reaktionslösung wurde Wasser hinzugesetzt, und die Benzolschicht wurde mit wäßriger Natriumhydrogensulfitlösung behandelt, gefolgt von einem Waschschritt mit Wasser und einer Entwässerung über Glaubersalz. Nachdem das Lösungsmittel abfiltriert worden war, wurde die zurückbleibende Fraktion mittels Silicagel- Chromatographie (Elutionslösungsmittel: Hexan/Benzol) gereinigt, um 2-Fluor-4-hydroxy-4'- octyloxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 84,5 g (75,5%)

Stufe (A-2-e)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 5,0 g des in (A-2-b) erhaltenen 2-Fluor-4-hydroxy-4'-octyloxyphenyls, 3,1 g Octylbromid, 4,4 g Kaliumcarbonat und 35 ml Cyclohexanon hinzugegeben und 5 Stunden lang bei 110 bis 130ºC umgesetzt. Nach Filtrierung der Reaktionslösung wurde das feste Produkt mit Benzol gewaschen. Die Waschlösung wurde mit dem Filtrat vermischt, mit Wasser gewaschen und über Glaubersalz entwässert. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert worden war, wurde die verbliebene Lösung in Aceton umkristallisiert, um 2-Fluor-4,4'-dioctyloxybiphenyl zu erhalten.
Ausbeute: 6,46 g (95,5%).
Die Reinheit des Produktes wurde mit HPLC bestimmt; sie betrug 99% oder mehr. Es wurde bestätigt, daß das Produkt das Zielprodukt (Verbindung 12) war, basierend auf den Befund, daß ein Molelkülionen-Peak bei 428 in den IR- und Massenspektralanalysen festgestellt wurde; dieser Befund stand in Beziehung zu den verwendeten Materialien.

Herstellung [A-3]

Synthese von
Die gleiche Arbeitsweise wie (A-2-e) von [A-2] wurde nachvollzogen, außer daß 3,5 g Decylbromid anstelle von 3,1 g Octylbromid verwendet wurden, um 2-Fluor-4-decyloxy-4'-octyloxybi phenyl zu erhalten.
Ausbeute 6,86 g (95,2%)
Die Reinheit des Produktes wurde mittels HPLC bestimmt; sie betrug 99% oder mehr. Es wurde bestätigt, daß das Produkt das Zielprodukt (Verbindung 13) war, basierend auf den Befund, daß ein Molekülionen-Peak bei 428 in den IR- und Massenspektralanalysen festgestellt wurde; und der Bernd stand in Beziehung zu den angewandten Materialien.

Herstellung [A-4]

Synthese von

Stufe (A-4-a)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 20 ml Methylenchiorid und 3,2 g wasserfreies Aluminiumchlorid eingefüllt, und 4 g Octanoylchlorid wurden bei -5ºC oder darunter unter Rühren hinzugesetzt. Anschließend gab man eine Lösung aus 3 g 4-Brom-2-fluorbiphenyl in 10 ml Methylenchlorid tropfenweise hinzu.
Nach der Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktion 3 Stunden lang unter Rühren bei 0ºC oder darunter durchgeführt, und die Reaktionslösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen. Dann gab man die Reaktionslösung zu Eis/verdünnter Salzsäure und extrahierte in Benzol. Die Benzollösung wurde mit Wasser gewaschen und mit verdünnter wäßriger Ammoniaklösung behandelt, gefolgt von einem Waschschritt mit Wasser und einer anschließenden Entwässerung über Glaubersalz. Nachdem das Benzol abdestilliert worden war, wurde der Rückstand in Aceton umkristallisiert, um 3,8 g 4-Octanoyl-2'-fluor-4'-brombiphenyl zu erhalten (84,2%).
TLC: ein Fleck

Stufe (A-4-b)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 3,75 g 4-Octanoyl-2'-fluor-4'-brombiphenyl und 20 ml Trifluoressigsäure eingefüllt, und 2,4 g Triethylsilan wurden bei Raumtemperatur hinzugesetzt, und es wurde 6 Stunden lang gerührt. Dann wurde die Reaktionslösung in Wasser gegeben, mit Benzol extrahiert, der Reihe nach mit Wasser, wäßriger Natriumhydrogencarbonatlösung und erneut mit Wasser gewaschen und über Glaubersalz entwässert. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert worden war, wurde der Rückstand in einem Glasrohrofen (GTO) eingedampft, wodurch 2,56 g 4-Octyl- 2'-fluor-4'-brombiphenyl erhalten wurden (71,1%).
Voreingestellte Temperatur des GTO: 150ºC/26,7 Pa (0,2 mmHg).
TLC: ein Fleck

Stufe (A-4-c)

Synthese von
In einen Reaktor wurden 0,4 g Magnesiumpulver und eine geringe Menge Iod eingefüllt, eine geringe Menge einer Lösung aus 3,6 g 4-Octyloxy-3-fluorbrombenzol in 20 ml THF wurden hinzugesetzt, und das ganze wurde miteinander umgesetzt. Die restliche THF-Lösung wurde tropfenweise unter Rühren und unter Rückfluß tropfenweise hinzugesetzt und weitere 2 Stunden lang unter Rückfluß gerührt, um ein Grignard-Reagenz herzustellen.
In einem anderen Gefäß wurden der Reihe nach unter einem Stickstoffstrom 0,1 g Dichlorbistriphenylphosphinpalladium [Cl&sub2;Pd(PPh&sub3;)&sub2;], 200 ml THF, 0,5 ml 1M-Hexanlösung aus Di-isobutylaluminiumhydrid [(iso-C&sub4;H&sub9;)&sub2;AlH] und eine Lösung aus 2,2 g des in (A-4-b) erhaltenen 4- Octyl-2'-fluor-4'-brombiphenyls in 20 ml THF eingefüllt. Das vorausgehend hergestellte Grignard- Reagenz wurde anschließend unter Rühren bei 50ºC hinzugesetzt und 6 Stunden lang bei der gleichen Temperatur gerührt. Die Reaktionslösung wurde zu verdünnter Salzsäure gegeben und mit Benzol extrahiert, gefolgt von einem Waschvorgang mit einer Salzsäure und der Entwässerung über Glaubersalz. Nach der Abdestillation von dem Lösungsmittel wurde die verbliebene Fraktion mittels Silicagel-Chromatographie (Elutionslösungsmittel: Hexan:Benzol = 6:1) gereinigt und in Aceton umkristallisiert, wodurch 1,0 g 4-Octyloxy-3,3'-difluor-4"-octyl-p-terphenyl (32,6%) erhalten wurde.
Die Reinheit des Produktes wurde miftels HPLC bestimmt; sie betrug 99% oder mehr. Es wurde bestätigt, daß das Produkt das Zielprodukt (Verbindung 14) war, basierend auf den Befund, daß ein Molekülionen-Peak bei 506 mittels der IR- und Massenspektralanalysen festgestellt worden war, und der Befund stand in Beziehung zu den verwendeten Materialien.

Beispiele 1 bis 6, Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die in der Tabelle 3 aufgeführten Flüssigkristallzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 1 gezeigten Verbindungen und die in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen verwendet wurden. Die Phasenübergangstemperatur ist in Tabelle 3 aufgeführt.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Ausführungsförm, gezeigt in Beispiel 1, enthalten Verbindung I und Pyrimidinverbindung II, wobei sie der Flüssigkristallzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 überlegen sind, die nur aus der Pyrimidinverbindung II besteht, hinsichtlich der Kristallisationstemperatur bei niedriger Temperatur.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Ausführungsförm, gezeigt in Beispiel 2, enthalten Verbindung 1, Pyrimidinverbindung II und Esterverbindung III, wobei sie der Flüssigkristallzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1, die nur aus der Pyrimidinverbindung II besteht, hinsichtlich der Kristallisationstemperatur bei niedrigerer Temperatur und der oberen Grenztemperatur der smektischen C-Phase überlegen sind.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den Beispielen 3 und 4, enthalten Verbindung I, Pyrimidinverbindung II und Esterverbindung III, wobei sie den Flüssigkristallzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2, beide Zusammensetzungen bestehen nur aus der Pyrimidinverbindung II, hinsichtlich der Kristallisationstemperatur bei niedrigerer Temperatur und bezüglich der oberen Grenztemperatur der smektischen C-Phase überlegen sind.
Die Flüssigkristallzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den Beispielen 5 und 6, enthalten Verbindung I, Pyrimidinverbindung II und Esterverbindung III, wobei sie der Flüssigkristallzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3, die aus der Pyrimidinverbindung II und der Esterverbindung III besteht, hinsichtlich der Kristallisationstemperatur bei niedrigerer Tempe ratur überlegen sind. Tabelle 1 Phasenübergang (ºC) Verbindung (Verb.) Struktur (Verb.) Tabelle 2 Zusammensetzung (Gew.-%) Phasenübergang (ºC) Verb. Verb. (= Verbindung bzw. Zusammensetzung) Tabelle 3 Beispiele Vergleichsbeispiele Zusammensetzung Verb. Übergang

Beisipiel 7

Eine untenstehend in Tabelle 4 gezeigte ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung wurde unter Verwendung der Verbindungen I, II und III hergestellt.
Die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung zeigte eine smektische C-Phase bei Raumtemperatur, und ihr Phasenübergang war wie unten dargestellt.
[worin SC, SA, N und I die smektische C-Phase, smektische A-Phase, nematische Phase bzw. isotrope Flüssigkeit bedeuten].
Die oben unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen werden nun erklärt werden.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt, der den Aufbau einer Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 1 ist ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung vom Transmissions-Typ, worin 1 und 2 isolierende Substrate sind; 3 und 4 leitende Schichten bedeuten; 5 eine isolierende Schicht ist; 6 eine Orientierungsregulationsschicht ist; 7 ein Dichtungselement darstellt; 8 ein ferroelektrischer Flüssigkristall ist, und 9 für eine Ablenkplatte steht.
Lichtdurchlässige Substrate werden für die isolierenden Substrate 1 und 2 angewandt, und im allgemeinen werden Glassubstrate verwendet. Klare Keramiksubstrate werden ebenfalls dafür verwendet.
Klare Elektroden 3 und 4, welche einzeln aus leitenden dünnen Schichten aus In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO(Indium-Zinn-Oxid) bestehen und vorbestimmte Muster aufweisen, werden auf den isolierenden Substraten 1 und 2 aufgebracht.
Auf den Substraten ist eine isolierende Schicht 5 ausgebildet, jedoch kann in einigen Fällen die Schicht 5 weggelassen werden. Als isolierende Schicht 5 kann z.B. eine anorganische dünne Schicht, wie aus SiO&sub2;, SiNx, Al&sub2;O&sub3; usw., und eine organische dünne Schicht, wie aus Polyimid, Acrylharz, lichtbeständigem Harz, Polymerflüssigkristall usw., verwendet werden. In dem Falle, daß die isolierende Schicht aus einem anorganischen dünnen Film besteht, kann die Schicht durch ein Vakuumabscheidungsverfahren, ein Sputterverfahren, ein CVD(chemische Dampfabscheidung)-Verfahren oder ein Lösungsbeschichtungsverfahren gebildet werden. In dem Falle, daß die isolierende Schicht 5 aus einer organischen dünnen Schicht besteht, kann die Schicht 5 unter Anwendung einer eine organische Substanz gelöst enthaltenden Lösung oder unter Anwendung einer Lösung ihrer Vorstufe gemäß des Schleuderbeschichtungsverfahrens, unter Anwendung des Eintauchverfahrens, Siebdruckverfahrens und des Walzenverfahrens gebildet werden. Anschließend wird sie bei vorbestimmten Bedingungen gehärtet (Erwärmung, Lichtbestrahlung usw.). Der dünne Film kann auch mittels des LB(Langumuir-Blodgett)-Verfahrens sowie mittels des Abscheidungsverfahrens, des Sputter- und CVD-Verfahrens gebildet werden.
Auf der isolierenden Schicht ist eine Orientierungsregulierungsschicht 6 gebildet. In dem Falle, daß die isolierende Schicht 5 weggelassen wird, kann die Orientierungsregulierungsschicht 6 direkt auf den leitenden Schichten 3 und 4 gebildet werden. Als Orientierungsregulierungsschicht 6 kann in einigen Fällen eine anorganische Schicht verwendet werden, wohingegen in anderen Fällen ebenfalls eine organische Schicht angewendet werden kann.
In dem Fall, daß eine anorganische Orientierungsregulierungsschicht verwendet wird, wird üblicherweise die Schrägablagerung von Siliciumoxid angewandt. Eine Rotationsabscheidung kann ebenfalls durchgeführt werden. In dem Fall, daß eine organische Orientierungsregulierungsschicht angewandt wird, können Nylon, Polyvinylalkohol, Polyimid und dergleichen verwendet werden. Im allgemeinen wird die Schicht gerieben. Die Orientierung kann ebenfalls unter Anwendung eines Polymerflüssigkristalls oder einer LB-Membran, unter Anwendung eines Magnetfeldes oder unter Anwendung eines "Spacer-Kanten-Verfahrens" (spacer edge process) erfolgen. SiO&sub2;, SiNX und dergleichen können mittels eines Abscheidungsverfahrens, eines Sputterverfahrens, des CVD- Verfährens und dergleichen gebildet werden, auf denen eine Reibbehandlung durchgeführt wird.
Die zwei isolierenden Substrate werden miteinander laminiert, und dann wird der Flüssigkristall zwischen diesen injiziert, um eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung zu erzeugen.
Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird als ein Schaltelement mit einem Pixel in Fig. 1 erläutert. Der ferroelektrische Flüssigkristall und die Flüssigkri stallvorrichtung der vorliegenden Erfindung konnen ebenfalls bei einer Anzeigevorrichtung mit ei ner Matrix großer Kapazitat angewandt werden, bei der die Verdrahtung auf dem oberen Substrat zusammen mit der Verdrahtung auf dem unteren Substrat für die Anwendung zu einem Matrix- Typ geformt wird, wie es in einer schematischen Draufsicht in Fig. 2 dargestellt ist. Eine derartige Flussigkristallvorrichtung vom Matrix-Typ kann mit verschiedenen Steuermethoden betrieben werden, welche vor kurzem vorgeschlagen wurden [siehe z.B. Wakita, Kamimura, Onishi, Oniwa, Kobayashi, Ota, National Technical report, 33, 44 (1987)].
In der oben erläuterten Flüssigkristallvorrichtung wurde eine ITO-Schicht auf zwei Glassubstraten, auf denen ein SiO&sub2;-Film gebildet worden war, ausgebildet. Anschließend wurde eine PVA- Schicht darauf zum Reiben aufgetragen.
Dann wurden die zwei Glassubstrate zusammen zu einer Zelldicke von 2 um laminiert, wobei zwischen diesen eine hergestellte ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung injiziert wurde. Nach der Injektion wurde die Zelle zeitweise auf bis zu 90ºC erhitzt, wobei sich die Flüssigkristallzusammensetzung zu einer isotropfen Flüssigkeit umwandelte, und dann wurde mit einer Rate von 1ºC/Min auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch ein ferroelektrisches Flüssigkristallelement mit ausgezeichneter Orientierung erhalten wurde.
Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde zwischen zwei Polarisatoren, die orthogonal zueinander standen, angeordnet, und eine Rechteckwelle von Vp-p = 20 V wurde anschließend angelegt. Es wurde eine Änderung in der Intensität des durchgelassenen Lichts festgestellt. Die Ansprechgeschwindigkeit, die durch die Anderung der Intensität des durchgelassenen Lichtes bestimmt wurde, betrug 308 us bei 25ºC, während der Neigungswinkel 20ºC betrug.

Vergleichsbeispiel 4

Die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung mit einer in Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzung wurde hergestellt, in der Verbindung I in Beispiel I durch eine Esterverbindung ersetzt wurde. Der Phasenübergang der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung war wie folgt:
Eine der Vorrichtung in Beispiel 1 ähnliche ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde hergestellt. Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde zwischen zwei Polarisatoren, die orthogonal zueinander standen, angeordnet, und eine Rechteckwelle von Vp-p = 20 V wurde anschließend daran angelegt. Es wurde eine Änderung in der Intensitität des durchgelassenen Lichts festgestellt. Die Ansprechgeschwindigkeit, die durch die Anderung der Intensität des durchgelassenen Lichtes festgestellt wurde, betrug 367 us bei 25ºC, während sich der Neigungswinkel auf 16º belief. Tabelle 4 Zusammensetzung (Gew.-%) Verbindungen Beispiel Vergleichsbeispiel 4 Phasenübergangstemperatur (ºC) Ansprechgeschwindigkeit (us) Neigungswinkel 0 (Grad)
Der Vergleich des Beispiels 7 mit dem Vergleichsbeispiel 4 zeigt, daß die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Ansprechgeschwindigkeit und den Neigungswinkel überlegen ist.
Wie in den Beispielen gezeigt wurde, ist die Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung den herkömmlichen Flüssigkristallzusammensetzungen überlegen im Hinblick auf den Temperaturbereich der smektischen C-Phase und den Ansprechcharakteristika. Unter Verwendung der Flüssigkristallzusammensetzung kann eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung mit größerer Kapazität bereitgestellt werden, welche eine gute Orientierungseigenschaft, eine durch hohen Kontrast bedingte Helligkeit und einen weiten Betriebstemperaturbereich aufweist.

Claims

1. Ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (I):

(worin R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander eine geradkettige Alkylgruppe mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; X und Y unabhängig voneinander eine Einfachbindung oder eine Gruppe aus -O-, -COO- oder -OCO- bedeuten; n und m unabhängig voneinander O oder 1 bedeuten, mit der Maßgabe, das mindestens eines von n und m 1 ist) in einem Gehalt von 1 bis 40 Gew.-% und mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (II):

(worin R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkoxylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; und n 0 oder 1 bedeutet) in einem Gehalt vom 99 bis 60 Gew.-%, und umfassend weiterhin eine optisch aktive Verbindung.

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Gehalte der durch die Formeln (I) und (II) angegebenen Verbindungen 5 bis 20 Gew.-% bzw. 95 bis 80 Gew.-% betragen.

3. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend weiterhin mindestens eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (III)

(worin die Bedeutung oder hat, R&sub5; und R&sub6; unabhängig voneinander eine Alkylgruppe oder eine Alkoxylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeuten; q 0, 1 oder 2 bedeutet), wobei die Gehalte der durch die Formeln (I), (II) und (III) angegebenen Verbindungen 1 bis 40 Gew.-%, 30 bis 90 Gew.-%, bzw. 3 bis 30 Gew.-% betragen.

4. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Gehalte der durch die Formeln (l), (II) und (111) angegebenen Verbindungen 5 bis 20 Gew.-%, 65 bis 90 Gew.-% bzw. 5 bis 15 Gew.-% betragen.

5. Flüssigkristallvorrichtung, bei der eine Schicht aus einer Flüssigkristallzusammensetzung zwischen einem Paar von Elektroden eingefügt ist, wobei die Schicht der Flüssigkristallzusammensetzung die in Anspruch 1 definierte, ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung umfaßt.