DE69016584T2

DE69016584T2 - Ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung.

Info

Publication number: DE69016584T2
Application number: DE69016584T
Authority: DE
Inventors: Makoto Kikuchi; Katsuyuki Murashiro; Kanetsugu Terashima
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2010-11-07
Also published as: EP0427195A2; US5102576A; KR910009885A; DE69016584D1; EP0427195A3; KR100202795B1; JP2852544B2; JPH03152188A; EP0427195B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial. Sie bezieht sich insbesondere auf eine ferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung, die eine achirale smektische Flüssigkristall-Verbindung(en) und optisch aktive Verbindungen enthält und die die Eigenschaften schnellen Ansprechens aufweist, sowie auf ein Lichtschaltelement, das die Zusammensetzung enthält.

STAND DER TECHNIK

Flüssigkristallverbindungen wurden in großem Umfang als Materialien für Anzeigefelder benutzt; allerdings arbeiten die meisten derartigen Flüssigkristall-Anzeigefelder nach dem TN-Anzeigemodus und dafür wurden als Flüssigkristallmaterialien solche, die zur nematischen Phase gehören, verwendet.
Der TN-Anzeigemodus weist die Charakteristika auf, daß die Augen aufgrund der nicht-emittierenden Betriebsart nicht ermüden und der Energieverbrauch sehr klein ist; andererseits hat er die Nachteile, daß die Reaktion langsam ist und der Betrachtungswinkel der Anzeige eng ist.
Allerdings wurde vor kurzem die Betriebsart in eine Richtung gelenkt, wo von ihrem spezifischen Merkmal als flache Anzeige Gebrauch gemacht wird; es wurden dafür Eigenschaften einer schnellen Reaktion und ein breiter Betrachtungswinkel gefordert.
Um diesen Anforderungen zu genügen, wurde eine Verbesserung bei den Flüssigkristallmaterialien in Angriff genommen. Allerdings wird beobachtet, daß der TN-Anzeigemodus im Vergleich zu anderen emittierenden Anzeige-Modi wie z. B. Leuchtanzeige, Plasma-Anzeige usw. einen beachtlich großen Unterschied hinsichtlich Reaktionszeit und Breite des Betrachtungswinkels aufweist.
Um die spezifischen Merkmale des nicht-emittierenden Modus und einen geringen Energieverbrauch auszunutzen und auch noch die Ansprecheigenschaften, die dem emittierenden Anzeigemodus entsPrechen, zu gewährleisten, ist die Entwicklung eines neuen Flüssigkristall-Anzeigemodus anstelle des TN- Anzeigemodus unumgänglich.
Bei einem der entsprechenden Versuche wurde von N.A. Clark und S.T. Lagewall (siehe Applied Physics Letters, Bd. 36, S. 899 (1989)) ein Anzeigemodus vorgeschlagen, der das Lichtschalt-Phänomen von ferroelektrischen Flüssigkristallen ausnutzt.
Die Existenz ferroelektrischer Flüssigkristalle wurde zum ersten mal von R.B. Meyer et al. angegeben (siehe Journal de Physigue, Bd. 36, S. 69, 1975); ihre Phasen umfassen die chirale smektische C-Phase, die chirale smektische I-Phase, die chirale smektische F-Phase, die chirale smektische G- Phase, die chirale smektische H-Phase, die chirale smektische I-Phase oder die chirale smektische K-Phase (im folgenden abgekürzt als Sc*-Phase, S*I-Phase, SF*-Phase, SG*-Phase, SH*-Phase, SJ*-Phase bzw. SK*-Phase).
Wenn das Lichtschalt-Phänomen ferroelektrischer Flüssigkristalle auf Anzeigeelemente angewendet wird, haben die resultierenden Anzeigeelemente im Vergleich zum TN- Anzeigemodus zwei überlegene spezifische Merkmale. Das erste spezifische Merkmal besteht darin, daß Elemente mit sehr hoher Geschwindigkeit reagieren und die Antwort 103 bis 104 mal schneller als bei den Elementen des TN-Anzeigemodus ist. Das zweite spezifische Merkmal besteht im Memory-Effekt, der in Verbindung mit den obigen Ansprecheigenschaften die Steuerung eines Multiplexbetriebs erleichtert.
Von den chiralen smektischen Phasen wird die Sc*-Phase nun besonders erläutert.
Für den Einsatz von ferroelektrischen Flüssigkristallen bei Anzeigegeräten werden die folgenden Bedingungen, die für Flüssigkristallmaterialien verlangt werden, beispielhaft angeführt:
Die Sc*-Phase zeigt sich in einem breiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur (mindestens 0º bis 50ºC).
Es werden Anzeigeelemente mit 640 x 400 Zeilen oder mehr verlangt, um eine Ansprechzeit von 100 usec oder weniger zu erreichen.
Die Ansprechzeit (τ) eines ferroelektrischen Flüssigkristalls in einem elektrischen Feld (E) wird durch die Gleichung
τ = η / Ps E
worin η die Viskosität und Ps die spontane Polarisation ist, ausgedrückt.
Zur Verwirklichung der schnellen Ansprecheigenschaften wird daher von den Flüssigkristallmaterialien ein großer Wert der spontanen Polarisation verlangt.
Zur Verwirklichung des Memory-Effekts nach N.A. Clark et al. ist es notwendig, den Zellabstand (d) entsprechend der helikalen Ganghöhe (P) oder weniger zu wählen, und die Helix zu entwinden (siehe Appl. Phys. Lett. 36 (1980) 899). Zur Verwendung einer Zelle mit einem großen Zellabstand, die leicht herzustellen ist, ist es notwendig, die helikale Ganghöhe von ferroelektrischen Flüssigkristallen zu vergrößern.
Der Ausrichtungszustand ferroelektrischer Flüssigkristalle variiert in Abhängigkeit von den Phasenfolgen der Flüssigkristallmaterialien; im Fall der Ausrichtungstechnik, die für TN- Flüssigkristallmaterialien verwendet wird (Oberflächenbehandlungsverfahren), werden derzeit Flüssigkristallmaterialien mit einer smektischen A-Phase und einer cholesterischen Phase (nachfolgend abgekürzt als SA-Phase bzw. N*-Phase) auf der relativ zur Sc*- Phase höheren Temperaturseite als die Materialien angesehen, die den besten Ausrichtungszustand liefern. Die Phasenfolge ferroelektrischer Flüssigkristalle ist nämlich vorzugsweise so, daß sie isotrope Flüssigkeiten (nachfolgend abgekürzt "Iso") T N*T SA T Sc* darstellen (siehe z. B. japanische Offenlegungsschrift Nr. 61-250086).
Unter Flüssigkristallmaterialien mit derartigen Phasenfolgen wird von denen, die eine N*-Phase mit größerer Ganghöhe haben, behauptet, daß sie einen besseren Ausrichtungszustand bieten (siehe japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-255323).
Neben den obengenannten Bedingungen gibt es verschiedene Anforderungen en den Neigungswinkel (θ) von Flüssigkristallmolekülen, usw.
Selbst wenn nur der Temperaturbereich in Betracht gezogen wird, so gibt es unter den herkömmlichen ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien nur einige entsprechende Materialien; der derzeitige Stand ist der, daß es fast keine Materialien gibt, die allen obengenannten Bedingungen genügen und die im praktischen Gebrauch beständig sind.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 61- 291679 und die internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO 86/06401 (Druckschrift) offenbaren z. B. ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen, die durch Kombinieren einer achiralen Phenylpyrimidin- Verbindung, die eine smektische C-Phase (nachfolgend abgekürzt als Sc-Phase) hat, mit einer optisch aktiven Verbindung, erhalten werden, wobei diese Zusammensetzungen die Sc*-Phase in einem breiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur sowie eine Phasenfolge Iso T N* T SA T Sc* aufweisen. Die in solchen Veröffentlichungen offenbarten ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzungen genügen den obengenannten Anforderungen hinsichtlich dem Temperaturbereich der Sc*-Phase und den Phasenfolgen, allerdings ist die Ansprechzeit 300 bis 500 usec (siehe ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen, die in den Beispielen 1 und 2 der obigen japanischen Patent- Offenlegungsschrift Nr. 61-29167 oder in den Beispielen 45 und 46 der obigen internationalen PCT- Veröffentlichung Nr. WO 86/06401 beschrieben sind) und von daher ist die Ansprechzeit in der Praxis nicht anwendbar.
Die EP-A-0 411 122 offenbart eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die mindestens eine achirale Verbindung der Formel (I)
in der R¹ und R² jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, und mindestens eine optisch aktive Verbindung der Formel (II)
in der R³ eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist; R&sup4; eine Alkylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; X eine Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -N=CH-, -CH=N-, -OCH&sub2;- oder -CH&sub2;O- darstellt; m und n jeweils eine ganze Zahl 1 oder 2 sind, und das Zeichen * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet; enthält.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist der derzeitige Stand der, daß es fast keine ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien gibt, die allen obengenannten Anforderungen genügen und so in Anzeigegeräten anwendbar sind.
Wie aus dem Vorstehenden offensichtlich wird, besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer ferroelektrischen Flüssikristall- Zusammensetzung, die in einem breiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur eine Sc*-Phase aufweist, und die schnelle Ansprecheigenschaften bei einer Ansprechzeit von 100 usec oder weniger hat. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lichtschaltelements, das die obige Flüssigkristall- Zusammensetzung enthält und die Eigenschaften eines schnellen Ansprechens aufweist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ausgedehnte Untersuchungen über die obengenannten Probleme durchgeführt; das Ergebnis war, daß es möglich ist, eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die eine Sc*-Phase in einem weiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur hat, leicht eine hervorragende Ausrichtung liefert und noch die Eigenschaften eines schnellen Ansprechens mit einer Ansprechzeit von 100 usec oder weniger aufweist, zu erhalten, wenn eine achirale Phenylpyrimidin-Verbindung mit einem Satz optisch aktiver Verbindungen, von denen jede einen großen Wert der spontanen Polarisation und dieselbe Polarität hat, die aber einen zueinander umgekehrten Helikalen Drehsinn aufweisen, kombiniert wird.
Der wichtigste Aufbau der vorliegenden Erfindung ist in dem folgenden Abschnitt (1) beschrieben, ihre Ausführungsformen sind in den folgenden Abschnitten (2) bis (8) beschrieben:
(1) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die mindestens drei Komponenten einschließlich der folgenden Komponenten A, B und C enthält, wobei die jeweiligen Mengen der Komponenten A, B und C 50 bis 91 Gew.%, 4 bis 30 Gew.% bzw. 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge dieser drei Komponenten, betragen:
Komponente A ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter Verbindungen, die durch die Formel
ausgedrückt werden, worin
jeweils unabhängig voneinander
darstellen; R¹ und R², die gleich oder verschieden sind, eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; X ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe darstellt; l, m und n jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, und die Summe von l, m und n gleich 1 oder 2 ist;
diese Verbindungen haben eine smektische C-Phase;
Komponente B ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formel
ausgedrückt werden, worin
jeweils unabhängig voneinander
darstellen;
R³ eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; Y ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe darstellt; k 0 oder 1 ist und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet;
diese optisch aktiven Verbindungen haben dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C-Phase, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind; und
Komponente C ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formeln
ausgedrückt werden, worin R¹&sup7;, R¹&sup7;, R²¹ und R²³ jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup8;, R²&sup0;, R²² und R²&sup4; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit je 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet;
diese optisch aktiven Verbindungen haben dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C-Phase, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind, wie die Verbindungen der Komponente B.
(2) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach (1), in der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus Verbindungen der Formel
worin R&sup7; und R&sup8;, die gleich oder verschieden sind, jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen,
und Verbindungen, die durch die Formel
ausgedrückt werden, worin R&sub9; und R¹&sup0;, die gleich oder verschieden sind, jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen,
bestehenden Gruppe ist;
wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C- Phase haben.
(3) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Absatz (1),in der die Komponente B mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen, die durch die folgenden drei Formeln ausgedrückt werden, und die dieselbe Richtung spontaner Polarisation in chiraler smektischer C-Phase haben, die induziert wird, wenn sie in einen smektischen Flüssigkristall C übergegangen sind,
bestehenden Gruppe ist, wobei in den Formeln R¹¹, R¹³ und R¹&sup5; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹², R¹&sup4; und R¹&sup6; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit je 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.
(4) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Absatz (1), in der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus den aus Verbindungen, die durch die Formel
ausgedrückt werden, worin R&sup7; eine lineare Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 5 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt; und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 6 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt;
und Verbindungen, die durch die Formel
ausgedrückt werden, worin R&sup9; und R¹&sup0; jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 5 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen,
bestehenden Gruppen ist,
wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C- Phase haben.
(5) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Abschnitt (1), in der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus Verbindungen, die durch die folgende Formel ausgedrückt werden
worin R&sup7; eine lineare Alkoxygruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen darstellt, und aus Verbindungen, die durch die folgende Formel ausgedrückt werden
worin R&sup9; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; und R¹&sup0; eine lineare Alkylgruppe mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt,
bestehenden Gruppe ist;
wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C- Phase haben.
(6) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Abschnitt (1), in der die Komponente B mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen der drei folgenden Formeln, bestehenden Gruppe ist, wobei diese Verbindungen dieselbe Richtung spontaner Polarisation in chiraler smektischer C-Phase haben, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind:
worin R¹¹ und R¹³ jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup5; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt; R¹², R¹&sup4; und R¹&sup6; jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.
(7) Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Abschnitt (1), in der die Komponente C mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen der vier folgenden Formeln bestehenden Gruppe ist, wobei diese Verbindungen dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C- Phase haben, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind, wie die Verbindung der Komponente B:
worin R¹&sup7;, R¹&sup9; R²¹ und R²³ jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup8;, R²&sup0;, R²² und R²&sup4; jeweils eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.
Nach einem zweiten Aspekt wird die vorliegende Erfindung durch
(8) ein Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche (1) bis (7) enthält,
gebildet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Verbindungen, die durch die Formel (A), die im obigen Abschnitt (1) beschrieben ist, dargestellt werden, sind bekannte Verbindungen und Verbindungen, die die Flüssigkristalleigenschaften der smektischen C-Phase reichlich aufweisen. Die erste Rolle dieser achiralen Flüssigkristalle in der erfindungsgemäßen ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung besteht darin, die smektische C-Phase, die Ferroelektrizität aufweist, über einen breiten Temperaturbereich zu gewährleisten; im Hinblick auf diese Rolle werden diese achiralen Flüssigkristalle als Sc-Basis- Flüssigkristalle bezeichnet. Die zweite Rolle der Verbindung der Komponente A besteht darin, daß sie in der Zusammensetzung eine Phasenübergangsfolge Iso-N*-SA-Sc* bewirkt.
Als Verbindungen der Komponente A können konkret Verbindungen, die durch die Formeln (A-I) oder (A-II) ausgedrückt werden, erwähnt werden. Beispielsweise zeigen Verbindungen der Formel (A-I) in einem relativ niedrigen Temperaturbereich in der Nähe von Raumtemperatur die Sc- Phase, wohingegen Verbindungen der Formel (A-II) die Sc-Phase in einem relativ hohen Temperaturbereich haben (z. B. im Fall der Verbindungen der Formel (A-I), in der R&sup7;=C&sub6;H&sub1;&sub3;O- und R&sup8; =-C&sub8;H&sub1;&sub7; sind, sind die Phasenübergangspunkte: Cr 28 Sc 47 SA 58 N 66 Iso, im Fall von Verbindungen der Formel (A-II), in der R&sup9;=C&sub7;H&sub1;&sub5;- und R¹&sup0;=-C&sub8;H&sub1;&sub7; sind, sind die Phasenübergangspunkte: Cr 58 Sc 134 SA 144 N 157 Iso). Wenn Verbindungen der Formel (A-I) mit solchen der Formel (A-II) kombiniert werden, wird somit ein Sc-Basisgemisch mit einer Sc-Phase über einen weiten Temperaturbereich von einem niedrigen Temperaturbereich bis zu einem hohen Temperaturbereich erhalten. Während Verbindungen, die eine Sc-Phase haben, bevorzugt verwendet werden, können sogar Verbindungen, die keine Sc-Phase haben, in Mengen eingesetzt werden, bei denen der Temperaturbereich der Sc*-Phase nicht merklich eingeengt wird. Außerdem zeigen Verbindungen, die durch die Formeln (A-I) oder (A-II) ausgedrückt werden, eine SA-Phase und eine nematische Phase (im folgenden als "N- Phase" abgekürzt) auf der relativ zur Sc-Phase höheren Temperaturseite; demnach spielen die Verbindungen in der erfindungsgemäßen ferroelektrischen Flüssigkristall- Zusammensetzung eine wichtige Rolle bei der Bewerkstelligung einer Phasenfolge Iso-N*-SA-Sc*.
Als Verbindung, die durch die Formel (A) ausgedrückt wird, sind Verbindungen der Formel (A-I), worin R&sup7; eine lineare Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 5 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 6 bis 16 Kohlenstoffatomen darstellt; sowie Verbindungen der Formel (A-II), worin R&sup9; und R¹&sup0; die gleich oder verschieden sind, eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 5 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, bevorzugt. Besonders bevorzugte Verbindungen sind die der Formel (A-I), worin R&sup7; eine lineare Alkoxygruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen darstellt; sowie jene der Formel (A-II), worin R&sup9; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 5 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt und R¹&sup0; eine lineare Alkylgruppe mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt. In der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl, vorzugsweise mindestens 4 dieser Pyrimidinverbindungen bevorzugt benutzt. Besonders bevorzugte Pyrimidinverbindungen, die eine Sc-Phase aufweisen, sind in den Tabellen 1 und 2 erläutert. TABELLE 1 Verbindungen, ausgedrückt durch TABELLE 1 (Fortsetzung): Verbindungen, ausgedrückt durch TABELLE 2 Verbindungen, ausgedrückt durch
Als Komponente A werden vorzugsweise diese Zweiring- Pyrimidin-Verbindungen und Dreiring-Pyrimidin-Verbindungen im Gemisch eingesetzt.
Die Komponente A spielt in der angestrebten ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Rolle als Sc-Basisverbindung und spielt auch eine Rolle bei der Auslösung von Phasenfolgen des Iso-N*-SA-Sc*-Typs, die wie oben beschrieben in der resultierenden Zusammensetzung auftreten; die Konzentration der Komponente A beträgt daher vorzugsweise 50 Gew.% oder mehr. Wenn sie weniger als 50 Gew.% beträgt, steigt die relative Menge der optisch aktiven Verbindung an, was einen schlechten Einfluß (z. B. Löschung der N*-Phase) auf die Phasenfolgen der Flüssigkristall-Zusammensetzungen hat. Sc-BASIS-MISCHUNG A Sc-BASIS-MISCHUNG B
In der ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise eine Vielzahl smektischer C-Flüssigkristall-Pyrimidin-Verbindungen, die in den oben stehenden Tabellen 1 und 2 angegeben sind, verwendet; allerdings ist es auch möglich, bekannte achirale smektische C-Verbindungen im Gemisch mit den obigen smektischen C-Pyrimidin-Verbindungen einzusetzen, soweit der Gegenstand der vorliegenden Erfindung damit nicht Schaden erleidet.
Als Verbindungen, die die Eigenschaften einer smektischen C- Phase reichlich aufweisen, werden z. B. Biphenylylbenzoate, Biphenylylcyclohexane, Azoverbindungen, Azoxyverbindungen, Phenylpyridine, Biphenyle, usw. genannt. Von diesen Verbindungen werden Phenylpyridin-Verbindungen in der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung, auf die in der vorliegenden Erfindung abgezielt wird, bevorzugt eingesetzt, da derartige Verbindungen ein überlegenes Sc- Basis-Gemisch liefern, wenn sie mit dem Pyrimidinderivat, das durch die Formel (A) ausgedrückt wird, oder einem Gemisch dieser Verbindungen kombiniert werden. Die obengenannten Verbindungen werden oft verwendet, um den Temperaturbereich der Sc*-Phase der resultierenden ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung zu verbreitern (Reduktion des Schmelzpunktes).
Die Verbindung, die durch die Formel (B) als Komponente B ausgedrückt wird und die im obigen Abschnitt (1) beschrieben ist, hat einen großen Wert der spontanen Polarisation, so daß sie zu den Eigenschaften eines schnellen Ansprechens beiträgt. Konkrete Beispiele für diese Verbindungen sind Verbindungen, die durch die Formeln (B-III), (B-IV) oder (B- V) ausgedrückt werden. Die optisch aktiven Verbindungen der Formeln (B-III), (B-IV) oder (B-V) sind solche, die bereits früher von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung zum Patent angemeldet wurden (siehe die japanische Patent- Offenlegungsschriften Nr. Sho 63-267763, Sho 64-63571 und Sho 64-50) und die einen großen Wert der spontanen Polarisation und weit überlegene Ansprecheigenschaften aufweisen (z. B. im Fall der Verbindung der Formel (B-III), in der R¹¹= C&sub6;H&sub1;&sub3;O- und R¹³=-OC&sub6;H&sub1;&sub3; sind, Phasenübergangspunkte: Cr 67 Sc* 96 N* 107 Iso, Wert der spontanen Polarisation: 327 nC/cm² (T-Tc=-10ºC), Neigungswinkel: 450 (T-Tc=-10ºC), Ansprechzeit: 45 usec (T-Tc=-10ºC) und E=5 V/um); und im Fall der Verbindung der Formel (B-IV), in der R¹³=C&sub9;H&sub1;&sub9;- und R¹&sup4; =-OC&sub3;H&sub7;, Phasenübergangspunkte: Cr 70 Sc* 103 SA 108 N* 110 Iso, Wert der spontanen Polarisation: 243 nC/cm² (T- Tc=-10ºC), Neigungswinkel: 38º (T-Tc=-10ºC), Ansprechzeit: 30 usec (T-Tc=-10ºC) und E=5 V/um)). Demnach spielen diese Verbindungen eine wichtige Rolle bei der Herbeiführung der Eigenschaften eines schnellen Ansprechens, die in der angestrebten ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auftreten.
Als Verbindungen, die durch die Formel (B) ausgedrückt werden, können die folgenden optisch aktiven Verbindungen genannt werden:
jene der Formel (B-III), in der R¹¹ eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, und R¹² eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
jene der Formel (B-IV), in der R¹³ eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, und R¹&sup4; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt; und
jene der Formel (B-V), in der R¹&sup5; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, und R¹&sup6; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.
Als Komponente B eingesetzte Verbindungen sind in den folgenden Tabellen 3, 4 und 5 angegeben: TABELLE 3 Verbindung, ausgedrückt durch TABELLE 4 Verbindung, ausgedrückt durch TABELLE 5 Verbindungen, ausgedrück durch
Wenn die absolute Konfiguration der Verbindungen, die durch die Formel (B) ausgedrückt werden, an der optisch aktiven Stelle (S,S) oder (S,R) ist, zählt die Polarität der spontanen Polarisation zum -Typ; und der helikale Drehsinn in der Sc*-Phase ist links.
Ihre absolute Konfiguration am asymmetrischen Zentrum gehört zum (S,S)-Typ oder zum (S,R)-Typ, wie oben beschrieben wurde; während in dem Fall, wo die absolute Konfiguration ihrer Antipoden zum (R,R)-Typ oder (R,S)-Typ gehört, die Polarität der spontanen Polarisation zum -Typ zählt und der helikale Drehsinn in der Sc*-Phase rechts ist.
Die Komponente B spielt eine wichtige Rolle beim Bewerkstelligen der Eigenschaften eines schnellen Ansprechens, die in der angestrebten ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auftreten; wenn sie allerdings in zu großer Menge verwendet wird, hat sie einen schlechten Einfluß auf die Phasenfolgen der resultierenden Flüssigkristall-Zusammensetzung, außerdem steigt der Wert der spontanen Polarisation merklich an, so daß die Möglichkeit besteht, daß zum Schaltzeitpunkt ein abnormales Phänomen auftritt (siehe z. B. von Akio Yoshida et al.: The 13th Liquid Crystal Symposium, Japan, S. 142-143 (1987)); die Konzentration der Komponente B ist daher vorzugsweise 30 Gew.% oder weniger.
Die Tatsache, daß die Sc-Basis-Verbindungen, die durch die obige Formel (A-I) oder (A-II) ausgedrückt werden, aufgrund ihrer geringen Viskosität eine wichtige Rolle als Komponente der ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung spielen, ist von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-291697 offenbart worden.
Aufgrund der Tatsache, daß die optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formeln (B-III), (B-IV) oder (B-V) ausgedrückt werden, einen sehr großen Wert der spontanen Polarisation haben, ist es möglich, durch Vermischen der optisch aktiven Verbindungen mit Sc-Basis-Flüssigkristallen als Komponente A eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zu erhalten, die ein sehr schnelles elektrooptisches Ansprechen aufweist; dies wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-145 683 oder der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 1- 86715 offenbart.
Die spezifischsten Merkmale der vorliegenden Erfindung bestehen allerdings darin, daß überlegene spezifische Merkmale der optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formeln (C-VI) bis (C-IX) ausgedrückt werden, als Komponente C festgestellt wurden und daß auch diese Komponente C mit den oben erwähnten Komponenten A und B kombiniert worden ist.
Die optisch aktiven Verbindungen der Formeln (C-VI) bis (C- IX) als Komponente C haben nämlich dieselbe Polarität der spontanen Polarisation wie die optisch aktiven Verbindungen der Formeln (B-III) bis (B-V) und haben einen helikalen Drehsinn, der dem der letztgenannten Verbindungen entgegengesetzt ist; daher wirken die Verbindungen, die als Komponente C fungieren, als ein Agens zur Kompensation der helikalen Drehkraft der optisch aktiven Verbindungen der Komponente B und spielen eine Rolle zur Verlängerung der helikalen Ganghöhe der resultierenden Flüssigkristall- Zusammensetzung. Außerdem haben die Verbindungen der Komponente C auch überlegene Ansprecheigenschaften und wenn sie mit den optisch aktiven Verbindungen der Formel (B) als der Komponente B kombiniert werden, ist es möglich, eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zu erhalten, die eine große helikale Ganghöhe und Eigenschaften schnellen Ansprechens aufweist. Konkrete Beispiele für die Verbindungen sind die Verbindungen der Formeln (C-VI) bis (C-IX), usw. (siehe EP 0306195, japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 62-106061, usw.).
Bevorzugte Verbindungen der Komponente C sind die folgenden optisch aktiven Verbindungen:
die der Formel (C-VI), in der R¹&sup7; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, und R¹&sup8; eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
die der Formel (C-VII), in der R¹&sup9; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, und R²&sup0; eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt;
die der Formel (C-VIII), in der R²¹ eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, und R²² eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt; und
die der Formel (C-IX), in der R²³ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt und R²&sup4; eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.
Repräsentative Verbindungen der Formel (C) sind wie folgt:
Für die Verbindungen, die durch die Formel (C) ausgedrückt werden, gilt, daß wenn ihre absolute Konfiguration an der optisch aktiven Stelle zum R-Typ zählt, die Polarität der spontanen Polarisation vom -Typ ist und der helikale Drehsinn recht ist; wenn die absolute Konfiguration der Antipoden der Verbindungen zum S-Typ zählt, ist die Polarität vom -Typ, und der helikale Drehsinn ist links. In dem Fall wo die absolute Konfiguration der Verbindungen der Formel (B) als die Komponente B dem (S,S)-Typ oder (S,R)-Typ zugehören, ist es möglich, durch Kombination der Verbindungen mit Verbindungen der Formel (C) als Komponente C, die eine absolute Konfiguration vom R-Typ aufweisen, eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zu erhalten, die eine große helikale Ganghöhe aufweist.
In dem Fall wo optisch aktive Verbindungen der Formel (B) als Komponente B mit einer absoluten Konfiguration des (R,R)-Typs oder (R,S)-Typs verwendet werden, werden Verbindungen der Formel (C), die eine absolute Konfiguration des S-Typs aufweisen, als Komponente C mit den obengenannten Verbindungen vermischt, so daß die helikale Ganghöhe der resultierenden Mischung eingestellt wird.
Die Komponente C fungiert hauptsächlich als Agens zur Kompensation der helikalen Drehkraft der Komponente B in der ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung und spielt eine Rolle bei der Verlängerung der helikalen Ganghöhe der resultierenden Flüssigkristall-Zusammensetzung, ohne dabei ihre Ansprecheigenschaften zu schädigen; wenn sie allerdings in zu großer Menge verwendet wird, sinkt die obere Temperaturgrenze der Sc*-Phase oder die Phasenfolge Iso-N*-SA-Sc* wird nachteilig beeinträchtigt, da die Komponente c unzureichende N*-Eigenschaften hat; die Konzentration der Komponente C beträgt somit vorzugsweise 20 Gew.% oder weniger.
Im Hinblick auf die schnelle elektrooptische Reaktion (Ansprechen) als eins der spezifischen Merkmale der Komponente C wird hier eine optisch aktive Verbindung (a) als typisches Beispiel für Verbindungen der Komponente C der vorliegenden Erfindung mit optisch aktiven Verbindungen (b) oder (c), die in den japanischen Patentanmeldungen Nrn. Sho 63-298156 und Hei 1-86715 beschrieben sind, verglichen, wobei jede als Agens zur Einstellung der helikalen Ganghöhe für Gemische, die Komponenten A und B der vorliegenden Erfindung enthalten, verwendet wurden. Der Vergleich wird an verschiedenen Charakteristika der Gemische einschließlich der Eigenschaften des elektrooptischen Ansprechens als ein hervorragendes spezifisches Merkmal der Komponente C durchgeführt (siehe die spätere Tabelle 6).
Die optisch aktiven Verbindungen (a), (b) und (c) sind wie folgt:
Diese Verbindungen wurden jeweils in 20 Gew.-Teilen zu der obengenannten 5c-Basismischung B (80 Gew.-Teile) gegeben.
Verschiedene spezifische Merkmale der resultierenden ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzungen sind in Tabelle 6 angegeben. TABELLE 6 Spezifische Merkmale Phasen-Übergangspunkte (ºC) Wert der spontanen Polarisation Niegungswinkel Helikale Ganghöhe Ansprechzeit Optische aktive Verbindung Die gemessene Temperatur: 25ºC Die elektrische Feldstärke zur Zeit der Messung der Ansprechzeit: 5 V/um
Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, sind die helikalen Ganghöhen der drei Arten optisch aktive Verbindungen beinahe dieselben. Es kann nämlich gesagt werden, daß diese drei Arten optisch aktiver Verbindungen (a), (b) und (c) jeweils eine ähnliche Funktion als einstellendes Agens für die helikale Ganghöhe haben. Wenn die jeweiligen Ansprechzeiten jedoch verglichen werden, wird eine überraschende Tatsache gesehen. Die optisch aktive Verbindung, die durch die Formel (C-VII) ausgedrückt wird, ist als Komponente C der vorliegenden Erfindung nämlich den vorher verwendeten optisch aktiven Verbindungen in Bezug auf die Ansprecheigenschaften weit überlegen. Optisch aktive Verbindungen wie z. B. (b) oder (c) die jeweils bisher als einstellendes Agens für die helikale Ganghöhe in ferroelektrischen Flüssigkristall- Zusammensetzungen, die eine achirale Verbindung als Komponente A und eine optisch aktive Verbindung als Komponente B enthalten, verwendet wurden, haben ein Problem hinsichtlich der Ansprecheigenschaften aufgeworfen und haben einen schlechten Einfluß auf die Ansprecheigenschaften der resultierenden Flüssigkristall-Zusammensetzungen. Da die erf indungsgemäßen optisch aktiven Verbindungen als Komponente C auch hinsichtlich der Ansprecheigenschaften weit überlegen sind, haben sie keinen schlechten Einfluß auf die Ansprecheigenschaften der resultierenden Flüssigkristall- Zusammensetzungen. Wenn die Komponenten A, B und C der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden, ist es somit möglich eine ferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung mit weit überlegenen Ansprecheigenschaften zu erhalten.
Die Mengenverhältnisse der jeweiligen Komponenten für eine angestrebte ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die überlegene spezifische Merkmale hat und die die obigen jeweiligen spezifischen Merkmale der Komponenten A, B und C aufweist, wurden ausgiebig untersucht; das Ergebnis war, daß die bevorzugten Mengenbereiche der Komponenten A, B und C wie folgt sind:
Komponente A: 50 bis 91 Gew.%
Komponente B: 4 bis 30 Gew.% und
Komponente C: 5 bis 20 Gew.%
Wenn die Mengen der jeweiligen Komponenten, die vermischt sind, unter den obigen jeweiligen unteren Grenzen liegen, sind die durch die jeweiligen Komponenten zustande gebrachten Funktionen und Wirksamkeiten unzureichend.
Wenn wie in der vorliegenden Erfindung Flüssigkristall-Verbindungen miteinander kombiniert wurden, war es möglich, eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusaminensetzung mit den Eigenschaften eines sehr schnellen Ansprechens und mit einer Sc*-Phase in einem weiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur zu erhalten.
Das Licht-Schaltelement, das die Flüssigkristall- Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthielt, wies einen sehr guten Kontrast, einen klaren Schaltbetrieb und eine. sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit sowohl nach dem Doppelbrechungs-Anzeigemodus als auch nach dem Guest-Host- Anzeigemodus auf.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher beschrieben, allerdings sollen diese die Erfindung nicht beschränken.
In den Beispielen wurden verschiedene Messungen nach den folgenden Verfahren durchgeführt:
Wert der spontanen Polarisation (Ps): gemessen nach dem Sawyer-Tower-Verfahren.

Neigungswinkel (θ):

bestimmt durch mikroskop. Betrachtung einer homogen ausgerichteten Flüssigkristallzelle in einer rotierenden Stufe unter gekreuzten Nikols, wobei bei der Betrachtung eine Extinktionsposition bestimmt wird, indem zuerst ein elektrisches Feld angelegt wird, welches ausreichend höher ist als die kritische Spannung zum Entwinden der helikalen Struktur des Flüssigkristalls, und anschließend die Polarität des angelegten Feldes unter Erhalt einer anderen Extinktionsposition umgekehrt wird, um durch Drehung der Stufe aus der ersten Extinktionsposition in die andere Extinktionsposition einen Winkel (entsprechend 2 θ) zu erhalten.

Ansprechzeit:

gemessen, indem die jeweiligen Zusammensetzungen in eine Zelle, die einer Ausrichtungsbehandlung unterzogen worden war und die einen Abstand von 2 um zwischen den Elektroden hatte, gefüllt wurden; anschließend die Änderung der Intensität von durchgelassenem Licht zur Zeit des Anlegens einer Rechteckwelle von 1 kHz unter einer Höchstwert-Spannung von 20 V gemessen wurde.

Sc*-Ganghöhe:

bestimmt durch direkte Messung des Abstands zwischen Dechiralisierungslinien, der der helikalen Ganghöhe entspricht, unter einem Polarisationsmikroskop, wobei eine Zelle mit einer Zelldicke von 200 um verwendet wurde, die einer Homogenen Ausrichtung unterzogen worden war.

N*-Ganghöhe:

indirekt bestimmt durch Messung des Abstands (1) zwischen Disklinationslinien unter einem Polarisationsmikroskop, wobei eine Zelle des Keiltyps verwendet wurde; und eine theoretische Gleichung für P (pitch = Ganghöhe) = 2 l/nθ, worin θ den Winkel des Keils angibt, angewendet wurde.

BEISPIEL 1

Unter Verwendung von Verbindungen, die durch die Formeln (A- I), (A-II), (B-III) und (C-VII) ausgedrückt werden, wurde eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung mit den folgenden Anteilen hergestellt:
Die obige ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung wies die folgenden Phasenübergangspunkte auf:
Der Wert der spontanen Polarisation bei 25ºC betrug 29 nC/cm&sub2;, der Neigungswinkel war 21º und die Ansprechzeit betrug 52 usec. Außerdem war die helikale Ganghöhe der N*- Phase bei 81ºC 13 um und die der Sc*-Phase bei 25ºC 6 um.
Außerdem wurde diese Flüssigkristall-Zusammensetzung in eine Zelle gefüllt, die einen Zellabstand von 2 um aufwies, mit transparenten Elektroden versehen, die jeweils eine Behandlung zur parallelen Ausrichtung durch Auftragen eines Polyimids als Ausrichtungsagens und Reiben der resultierenden Oberfläche unterworfen worden waren; anschließend wurde die Zusammensetzung stufenweise bei einer Tempertur- Sinkgeschwindigkeit von 10c/min von der N*-Phase zu der Sc*- Phase abgekühlt, wobei ein Paar Polarisatoren bereitgestellt wurden und die Ausrichtung mit einem Mikroskop beobachtet wurde. Das Ergebnis war, daß eine gleichmäßige Ausrichtung ohne Fehler erhalten worden war. Das Kontrastverhältnis zu diesem Zeitpunkt betrug 1:20.
Wie aus dem Vorstehenden klar wird, wurde bei Kombination der Verbindungen der drei Komponenten A, B und C, die durch die Formeln (A-I), (A-II), (B-III) und (C-VII) ausgedrückt werden, eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung erhalten, die eine Sc*-Phase in einem weiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur aufwies, eine Phasenfolge des Iso-N*-SA-Sc*-TypS, eine lange helikale Ganghöhe und Eigenschaften eines schnellen Ansprechens hatte. Wenn diese Flüssigkristall-Zusammensetzung verwendet wurde, wurde ferner leicht eine hervorragende Ausrichtung erzielt und ein Flüssigkristallelement mit einem sehr guten Kontrast erhalten.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Anstelle der Verbindung der Formel (C-VII), die in Beispiel 1 als Komponente C verwendet wurde, wurde die folgende Optisch aktive Verbindung eingesetzt:
um so eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung herzustellen; ihre Phasenübergangspunkte, der Wert der spontanen Polarisation, Neigungswinkel, Ganghöhe und Ansprechzeit wurden gemessen. Die Ergebnisse werden unten angegeben. Phasenübergangspunkte:
Wert der sponanten Polarisation (bei 25ºC): 25 nc/cm²
Neigungswinkel (bei 25ºC): 24º
Helikale Ganghöhe (bei 25ºC): 5 um
Ansprechzeit (bei 25ºC): 153 usec

BEISPIELE 2 BIS 8

Es wurden ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen mit den in Tabelle 7 angegebenen Proportionen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und nach denselben Meßverfahren, die oben beschrieben wurden, beurteilt. Die spezifischen Merkmale der Flüssigkristall-Zusammensetzungen der Beispiele 2 bis 8 sind in Tabelle 8 angegeben.

VERGLEICHSBEISPIELE 2 UND 3

Die Fälle, in denen die Proportionen der erfindungsgemäßen Komponenten A, B und C von den in der Erfindung definierten abwichen, sind in den Tabellen 7 und 8 dargestellt. TABELLE 7 Komponente Verbindung Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. TABELLE 7 (Fortsetzung) Komponente Verbindung Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. TABELLE 7 (Fortsetzung) Komponente Verbindung Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. TABELLE 8 Spezfische Merkmale Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Phasenübergangpunkte Wert der spontanen Polarisation Neigungswinkel 1) Helikale Ganghöhe 1) Ansprechzeit 1) 1) Wert bei 5ºC 2) Wert gemessen bei einer Temperatur, sie um 1ºC über dem Phasen-Übergangspunkt Sa N* liegt 3) Sa Iso-Phasen-Übergangspunkt (N*-Phase nicht aufgetreten

BEISPIEL 9

Die in Beispiel 2 hergestellte ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung wurde zur Herstellung einer Flüssigkristallzelle in eine Zelle mit einem Zellabstand von 2 um gefüllt, mit transparenten Elektroden versehen, die jeweils mit einem Polyimid als Ausrichtungsagens beschichtet waren und deren Oberfläche einer Behandlung zur parallelen Ausrichtung durch Reiben unterzogen worden war. Diese Flüssigkristallzelle wurde zwischen zwei Polarisationsfolien, die in einem gekreuzten Nikol-Zustand angeordnet waren, plaziert; anschließend wurde eine Rechteckwelle mit einer niedrigen Frequenz von 0,5 Hz und 20 V angelegt. Das Ergebnis war, daß ein Flüssigkristall-Anzeigeelement mit einem sehr guten Kontrast (1:20), einem klaren Schaltvorgang und einer Ansprechzeit, die bei 25ºC mit 32 usec sehr schnell ist, erhalten wurde.

BEISPIEL 10

Zu der in Beispiel 8 hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung wurde ein Anthrachinon-Farbstoff D-16 (hergestellt von BDH Co., Ld.), der durch die Formel
dargestellt wird, in einer Menge von 3 Gew.% gegeben, um so eine Zusammensetzung des "Guest-Host"-Modus zu erhalten. Diese Zusammensetzung wurde in eine Zelle mit einem Zellabstand von 8 um gefüllt, die derselben Behandlung, wie in Beispiel 9 beschrieben, unterzogen worden war; anschließend wurde eine Polarisationsfolie so angeordnet, daß die Polarisationsebene zu der Molekularachse parallel war und dann ein Wechselstrom mit einer niedrigen Frequenz von 0,5 Hz und 40 V angelegt. Das Ergebnis war, daß ein Farbflüssigkristall-Anzeigelement mit einem sehr guten Kontrast (1:10), einem klaren Schaltvorgang und einer Ansprechzeit, die bei 25ºC mit 80 usec sehr schnell war, erhalten wurde.

BEISPIEL 11

Unter Verwendung der Verbindungen, die durch die Formeln (A- I), (A-II), (B-III), (B-V) und (C-VII) ausgedrückt werden, wurde eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung mit den folgenden Proportionen hergestellt:
Diese ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zeigte die folgenden Phasenübergangspunkte:
Sie wies einen Wert der spontanen Polarisation von 32 nc/cm², einen Neigungswinkel von 21º und eine Ansprechzeit von 55 usec, jeweils bei 25ºC, auf. Darüber hinaus war die Ganghöhe der N*-Phase bei 89ºC 27 um und die der Sc*-Phase bei 25ºC 8 um.

BEISPIEL 12

Es wurde eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung, die aus den folgenden Verbindungen bestand und die folgenden Proportionen hatte, hergestellt:
Die ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung wies die folgenden Phasenübergangspunkte auf:
Die Zusammensetzung wies den Wert einer spontanen Polarisation von 43 nC/cm², einen Neigungswinkel von 26º und eine Ansprechzeit von 74 usec auf, wobei alle Werte bei 25ºC gemessen wurden.
Ihre N*-Phasen-Ganghöhe bei 91ºC war 23 um und ihre Sc*- Phasen-Ganghöhe bei 25ºC 10 um.

Claims

1. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die mindestens drei Komponenten einschließlich der folgenden Komponenten A, B und C enthält, wobei

die jeweiligen Mengen der Komponenten A, B und C 50 bis 91 Gew.%, 4 bis 30 Gew.% bzw. 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge dieser drei Komponenten, betragen:

Komponente A ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter Verbindungen, die durch die Formel

ausgedrückt werden, worin

jeweils unabhängig voneinander

darstellen; R¹ und R², die gleich oder verschieden sind, eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; X ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe darstellt; 1, m und n jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, und die Summe von l, m und n gleich 1 oder 2 ist;

diese Verbindungen haben eine smektische C-Phase;

Komponente B ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formel

ausgedrückt werden, worin

jeweils unabhängig voneinander

darstellen

R³ eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; Y ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe darstellt; k 0 oder 1 darstellt und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet;

diese optisch aktiven Verbindungen haben dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C-Phase, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen ist; und

Komponente C ist mindestens ein Glied, ausgewählt unter optisch aktiven Verbindungen, die durch die Formeln

ausgedrückt werden, worin R¹&sup7;, R¹&sup9;, R²¹ und R²³ jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup8;, R²&sup0;, R²² und R²&sup4; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit jeweils 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellt,

diese Verbindungen sind optisch aktive Verbindungen, die dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C-Phase, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind, wie die Verbindungen der Komponente B aufweisen.

2. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus Verbindungen der Formel

worin R&sup7; und R&sup8;, die gleich oder verschieden sind, jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, oder Verbindungen, die durch die Formel

ausgedrückt werden, worin R&sup9; und R¹&sup0;, die gleich oder verschieden sind, jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, bestehenden Gruppe ist;

wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C- Phase haben.

3. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Komponente B mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen, die durch die drei folgenden Formeln ausgedrückt werden, und die dieselbe Richtung spontaner Polarisation in chiraler smektischer C-Phase haben, die induziert wird, wenn sie in einen smektischen Flüssigkristall C übergegangen sind, bestehenden Gruppe ist;

wobei in den Formeln R¹¹, R¹³ und R¹&sup5; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹², R¹&sup4; und R¹&sup6; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit je 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit je 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.

4. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus den aus Verbindungen, die durch die Formel

ausgedrückt werden, worin R&sup7; eine lineare Alkylgruppe, Alkoxygruppe oder Alkanoyloxygruppe mit je 5 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 6 bis 16 Kohlenstoffatomen darstellt; und Verbindungen, die durch die Formel

ausgedrückt werden, worin R&sup9; und R¹&sup0; jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 5 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, bestehenden Gruppe ist, wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C- Phase haben.

5. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die Komponente A mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus Verbindungen, die durch die folgende Formel ausgedrückt werden

worin R&sup7; eine lineare Alkoxygruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, und R&sup8; eine lineare Alkylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen darstellt, und aus Verbindungen, die durch die folgende Formel ausgedrückt werden

worin R&sup9; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt und R¹&sup0; eine lineare Alkylgruppe mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, bestehenden Gruppe ist; wobei die Verbindungen beider Formeln eine smektische C-Phase haben.

6. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die Komponente B mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen der drei folgenden Formeln, bestehenden Gruppe ist, wobei diese Verbindungen dieselbe Richtung spontaner Polarisation in chiraler smektischer C-Phase haben, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind:

worin R¹¹ und R¹³ jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup5; eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt; R¹², R¹&sup4; und R¹&sup6; jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.

7. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die Komponente C mindestens ein Glied, ausgewählt aus der aus optisch aktiven Verbindungen der vier folgenden Formeln bestehenden Gruppe ist, wobei diese Verbindungen dieselbe Richtung der spontanen Polarisation in chiraler smektischer C- Phase haben, die induziert wird, sobald sie in einen smektischen C-Flüssigkristall übergegangen sind, wie die Verbindung der Komponente B:

worin R¹&sup7;, R¹&sup9;, R²¹ und R²³ jeweils eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit je 3 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellen; R¹&sup8;, R²&sup0;, R²² und R²&sup4; jeweils eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet.

8. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 enthält.

9. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 2 enthält.

10. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 3 enthält.

11. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 4 enthält.

12. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 5 enthält.

13. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 6 enthält.

14. Lichtschaltelement, das eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 7 enthält.