DE69208554T2

DE69208554T2 - Antiferroelektrische flüssigkristalline Zusammensetzung

Info

Publication number: DE69208554T2
Application number: DE69208554T
Authority: DE
Inventors: Makoto Kikuchi; Katsuyuki Murashiro; Kanetsugu Terashima
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: DE69208554D1; JPH0532973A; JP2937274B2; EP0525737B1; US5378392A; EP0525737A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung. Antiferroelektrische Flüssigkristalle haben einen beachtlichen Schwellenwert, wenn durch Anlegen oder Entfernen eines elektrischen Feldes eine antiferroelektrische Phase in eine ferroelektrische Phase geändert wird oder eine ferroelektrische Phase in eine antiferroelektrische Phase geändert wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung, die eine geringe Temperaturabhängigkeit des Schwellenwertes des elektrischen Feldes hat, und auf einen Lichtschalter, der die obige Zusammensetzung verwendet.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Flüssigkristalle sind in großem Umfang als Material für Anzeigeeinrichtungen verwendet worden. Die meisten Flüssigkristall-Anzeigen sind solche, die Materialien verwenden, die zu einer nematischen Phase gehören. Die Anzeigequalität wurde verbessert, indem der Modus einer aktiven Matrix, der einen dünnen Folientransistor (= thin film transistor TFT) als Schalttransistor für die jeweiligen Bildelemente verwendet; der Anzeigemodus einer nematischen Supertwist-Doppelbrechnung (STN-Modus), der einen Twistwinkel von bis zu 270º hat, oder ähnliche Anzeigemodi angewendet wurden. Allerdings sind solche Flüssigkristall-Anzeigen hinsichtlich der elektrooptischen Reaktionsgeschwindigkeit der Anzeige unter Verwendung einer Kathodenstrahlröhre (CRT) unterlegen.
Als Material zur Überwindung eines solchen Nachteils wurde der Anzeigemodus mit einem Oberflächen-stabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristall (SSFLC), der ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet, von N.A. Clark und S.T. Lagewall 1980 vorgeschlagen und seitdem ist die Entwicklung ferroelektrischer Flüssigkristall-Materialien fortgesetzt worden. Die Charakteristika dieses Anzeigeelements sind wie folgt:
seine elektrooptische Reaktion ist schnell,
es hat Memory-Eigenschaften,
sein Betrachtungswinkel ist groß, usw.
Die ferroelektrischen Flüssigkristalle sind Materialien die potentiell die Möglichkeit einer Anzeige mit hoher Dichte aufweisen.
Allerdings weisen ferroelektrische Flüssigkristall-Anzeigen eine Anzahl von Problemen auf, deren Lösung zurückgestellt worden ist. Dies sind beispielsweise
schlechteres Schalten und Geistereffekt,
geringere Stabilität gegenüber mechanischem Stoß und
Verminderung von Helligkeit und Kontrast aufgrund des Auftretens einer Zick-Zack-Struktur.
Als Verfahren zur Lösung des wesentlichen Problems des SSFLC- Anzeigemodus wurde versuchsweise von Yamawaki et al. (siehe Japan Display, 1989, Vordrucke 3-3, S. 26) eine Anzeige unter Verwendung von antiferroelektrischen Flüssigkristallen hergestellt.
Die antiferroelektrische Flüssigkristallphase war 1987 zum ersten Mal von Furukawa et al. entdeckt worden und als "chirales smektische Y (SY*)-Phase" bezeichnet worden (siehe the first Ferroelectric Liquid Crystal Society, Vordrucke). Danach ist von Chandani et al. geklärt worden, daß eine SY*- Phase antiferroelektrisch ist (siehe Japanese Journal of Applied physics, Bd. 28, 5. 1265 (1989)).
Für die antiferroelektrische Flüssigkristallphase gilt, daß wenn ein elektrisches Feld an die Phase angelegt wird, eine ferroelektrische Phase gebildet wird, während wenn das elektrische Feld entfernt wird, die ferroelektrische Phase zur antiferroelektrischen Phase zuruckkehrt. Somit wurde für Anzeigen eine tristabile Schaltung zwischen dem bistabilen Zustand in der ferroelektrischen Phase und einem stabilen Zustand in der antiferroelektrischen Phase ausgenutzt.
Das Merkmal dieses tristabilen Schaltens besteht darin, daß zum Zeitpunkt des Übergangs zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase Charakteristika eines steilen Schwellenwertes des elektrischen Feldes und eine optische Hysterese mit großer Breite vorhanden sind. Durch Ausnützen dieses Merkmals ist es möglich, eine Anzeige zu erreichen, die einen ebenso breiten Betrachtungswinkel wie die SSFLC-Anzeige und einen hohen Kontrast hat.
Hinsichtlich der antiferroelektrischen Phase wurden antiferroelektrischen Phasen einer chiralen smektischen C (SC*)-Phase und einer chiralen smektischen (SI*)-Phase beschrieben, allerdings kann auch eine antiferroelektrische Phase einer chiralen smektischen F (SF*)-Phase vorliegen, deren Struktur beachtet wird. Das tristabile Schalten ist mit irgendwelchen chiralen smektischen Phasen möglich, so lange wie die Phasen zu den antiferroelektrischen Phasen gehren. Allerdings wird unter diesen in Anbetracht der Reaktionsgeschwindigkeit die SCA*-Phase, die eine antiferroelektrische Phase der SC*-Phase ist, bevorzugt.
Die gängigen antiferrostatischen Flüssigkristall-Materialien haben die folgenden Probleme:
Sie haben eine hohe Steuerspannung und
eine große Temperaturabhängigkeit der Hysterese- Charakteristika.
Es sind einige Zusammensetzungen bekannt, die eine antiferroelektrische Flüssigkristallphase aufweisen. Die obengenannten Probleme sind aber noch nicht gelöst worden.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer antiferroelektrischen Flüssigkristall- Zusammensetzung, die eine verbesserte Temperaturabhängigkeit des Schwellenwertes des elektrischen Feldes beim Übergang zwischen SCA*-Phase und SC*-Phase hat.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lichtschalters, der verbesserte Temperaturcharakteristika bei der Steuerung des Schwellenwertes des elektrischen Feldes aufweist.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann entsprechend dem folgenden Absatz (1) gelöst werden; die Ausführungsformen sind in den folgenden Absätzen (2) bis (4) beschrieben; und die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann entsprechend dem folgenden Absatz (5) gelöst werden:
(1) Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält, wobei die erste Komponente mindestens eine Verbindung ist, die durch die Formel (I) dargestellt wird:
in der R¹ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R² eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; X -CH&sub3;, -CF&sub3; oder -C&sub2;F&sub5; darstellt; die sechsgliedrigen Ringe A und B jeweils unabhängig voneinander 1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, in dem ein Wasserstoffatom durch ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe ersetzt sein kann, Pyridin-2,5-diyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyrazin-2,5- diyl oder Pyridazin-3,6-diyl sind; Z -COO-, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- darstellt; m und n jeweils eine ganze Zahl 1 oder 2 sind; (m + n) gleich 3 ist, und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet, und
die eine antiferroelektrische chirale smektische Phase C hat;
und die zweite Komponente mindestens eine Verbindung ist, die durch die Formel (II) dargestellt wird:
in der R³ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; Y -CH&sub3;, -CF&sub3; oder -C&sub2;F&sub5; darstellt; die sechsgliedrigen Ringe C, D und E jeweils unabhängig voneinander 1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, in dem ein Wasserstoffatom durch ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe ersetzt sein kann, Pyridin-2,5-diyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyrazin-2,5- diyl oder Pyridazin-3,6-diyl darstellen; 1 eine ganze Zahl, 0 oder 1, darstellt; und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet; und
wobei der Gehalt der ersten Komponente und jener der zweiten Komponente 60 bis 97 Gew.% bzw. 3 bis 40 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge aus der ersten und der zweiten Komponente, beträgt.
(2) Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Absatz (1), in der die zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (II- 1) ausgedrückt werden:
worin R³ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; der sechsgliedrige Ring C 1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen darstellt; die sechsgliedrigen Ringe D und E jeweils unabhängig voneinander Pyridin-2,5-diyl oder Pyrimidin-2,5-diyl darstellen, und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet.
(3) Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Absatz (1), in der die zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (II- 2) oder (II-3) ausgedrückt werden:
worin R³ eine lineare Alkylgruppe mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen darstellt und R&sup4; eine lineare Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.
(4) Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Absatz (1), in der die erste Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (I- 1) ausgedrückt werden:
worin R¹ eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt; R² eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; T ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom, F oder Cl, darstellt; und Z -COOO-, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- darstellt.
(5) Lichtschalter, der eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach einem der Absätze (1) bis (4) verwendet.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das Kurven darstellt, die durch Auftragen der jeweiligen Änderungen des Schwellenwertes in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 in Abhängigkeit von der Temperatur erhalten wurden.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das Kurven darstellt, die durch Auftragen der Änderungen des Schwellenwertes des elektrischen Feldes in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 in Abhängigkeit von der Temperatur erhalten wurden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Verbindungen, die als erste Komponente in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind optisch aktive Flüssigkristall-Verbindungen, die durch die obige Formel (I) ausgedrückt werden und die eine SCA*-Phase aufweisen. Unter diesen Verbindungen werden die, die durch die obige Formel (I-1) dargestellt werden, bevorzugt verwendet. Außerdem werden Verbindungen der Formel (I-1), in denen T H darstellt und ein Wasserstoffatom des Biphenylenrings durch F oder Cl ersetzt ist, oder p-substituierte Benzoesäureester von 4- Hydroxy-4'-(1-methylalkoxycarbonyl)biphenylen (Verbindungen der Formel (I), in denen n = 1 und m = 2) vorzugsweise verwendet.
Beispiele für bevorzugtere Verbindungen der ersten Komponente sind jene der Formel (I-1), in denen R¹ eine lineare Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt, R² eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und T ein F-Atom darstellt. Beispiele für diese optisch aktiven Flüssigkristalle sind wie folgt: (Verbindung A-1) (Verbindung A-2) (Verbindung A-3) (Verbindung A-4) (Verbindung A-5) (Verbindung A-6) (Verbindung A-7) (Verbindung A-8) (Verbindung A-9) (Verbindung A-10) (Verbindung A-11) (Verbindung A-12) (Verbindung A-13) (Verbindung A-14) (Verbindung A-15) (Verbindung A-16) (Verbindung A-17) (Verbindung A-18) (Verbindung A-19) (Verbindung A-20) (Verbindung A-21) (Verbindung A-22) (Verbindung A-23) (Verbindung A-24) (Verbindung A-25) (Verbindung A-26) (Verbindung A-27) (Verbindung A-28) (Verbindung A-29) (Verbindung A-30) (Verbindung A-31) (Verbindung A-32) (Verbindung A-33) (Verbindung A-34) (Verbindung A-35) (Verbindung A-36) (Verbindung A-37) (Verbindung A-38) (Verbindung A-39) (Verbindung A-40) (Verbindung A-41) (Verbindung A-42)
Ferner werden als Verbindungen, die nicht zu denen der Formel (I-1) gehören, die aber bevorzugt als die erste Komponente verwendet werden, die folgenden optisch aktiven Flüssigkristalle beispielhaft genannt: (Verbindung A-43) (Verbindung A-44) (Verbindung A-45)
Die optisch aktiven Flüssigkristalle, die als die erste Komponente eingesetzt werden, haben eine antiferroelektrische Phase. Um in der erfindungsgemäßen Flüssigkristall- Zusammensetzung eine antiferroelektrische Phase hervorzurufen, beträgt der Mischungsanteil der ersten Komponente 60 bis 97 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus der ersten Komponente und der zweiten Komponente. Der bevorzugte Mischungsanteil der ersten Komponente beträgt 70 bis 95 Gew.%. Wenn der Mischungsanteil der ersten Komponente weniger als 60 Gew.% ist, erhöht sich relativ der Mischungsanteil der zweiten Komponente, die nicht immer eine antiferroelektrische Phase hat, so daß die antiferroelektrische Phase ausgelöscht wird oder die obere Temperaturgrenze der antiferroelektrischen Phase erniedrigt wird.
Für die Verbindungen der ersten Komponente gilt: Wenn die absolute Konfiguration an ihrem chiralen Zentrum zum R-Typ gehört, ist der helikale Drehsinn in der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase im allgemeinen rechts. Wenn die absolute Konfiguration zum S- Typ gehört, ist der helikale Drehsinn im allgemeinen links. Die helikalen Drehsinne der Verbindung der zweiten Komponente, die unten beschrieben werden, werden in ähnlicher Weise wie im Fall der Verbindungen der ersten Komponente nach der absoluten Konfiguration am chiralen Zentrum bestimmt.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Verbindungen der ersten Komponente und der zweiten Komponente in entsprechender Weise aus den Verbindungen, die eine absolute Konfiguration des R-Typs haben, und jenen Verbindungen, die eine des S-Typs haben, ausgewählt, und dann miteinander vermischt werden, ist es möglich, die helikalen Ganghöhen in der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase der resultierenden Zusammensetzung zu vergrößern.
Das Vorliegen der antiferroelektrischen Phase von Verbindungen der ersten Komponente kann durch Betrachtung ihrer Textur unter einem Polarisationsmikroskop und außerdem durch das Vorliegen von Hysterese einer Kurve, die durch Auftragung des Neigungswinkels gegen die angelegte Spannung erhalten wird, in der elektrooptischen Reaktion von Flüssigkristall-Elementen und das Vorhandensein eines tristabilen Schaltens in der elektrooptischen Reaktion bewiesen werden.
Als zweite Komponente sind in der vorliegenden Erfindung optisch aktive Verbindungen, die durch die obige Formel (II) ausgedrückt werden, verwendbar. Als Verbindungen der zweiten Komponente werden optisch aktive Flüssigkristall- Verbindungen, die die antiferroelektrische Phase aufweisen, bevorzugt; aber selbst im Fall von Verbindungen, die keine antiferroelektrische Phase aufweisen, sind Verbindungen, die durch die Formel (II) ausgedrückt werden, verwendbar, wenn sie in der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Flüssigkristallphase löslich sind.
Als zweite Komponente werden vorzugsweise die optisch aktiven Verbindungen, die durch die obige Formel (II-1) ausgedrückt werden, verwendet; und die, die durch die obigen Formeln (II- 2) oder (II-3) ausgedrückt werden, werden bevorzugter verwendet. Diese Verbindungen werden beispielsweise durch die folgenden Formeln ausgedrückt: (Verbindung B-1) (Verbindung B-2) (Verbindung B-3) (Verbindung B-4) (Verbindung B-5) (Verbindung B-6) (Verbindung B-7) (Verbindung B-8) (Verbindung B-9) (Verbindung B-10) (Verbindung B-11) (Verbindung B-12) (Verbindung B-13) (Verbindung B-14) (Verbindung B-15) (Verbindung B-16) (Verbindung B-17) (Verbindung B-18)
Unter diesen Verbindungen zeigt Verbindung B-4 eine SCA*- Phase und die folgenden Phasenübergangspunkte während der Temperaturerhöhung:
Cr 52,4 S&sub3; 79,0 SCA* 94,0 SC* 118,5 I
Cr, SC*, SCA* und I sollen hier die Kristallphase, die chirale smektische C-Phase, die antiferroelektrische chirale smektische C-Phase bzw. die isotrope flüssige Phase bezeichnen; S&sub3; bezieht sich auf nicht identifizierte smektische Phase und die Zahlen bezeichnen die Phasenübergangspunkte (ºC).
Die Verbindung B-1 zeigt während der Temperaturerhöhung die folgenden Phasenübergangspunkte:
Cr 102,5 (SE 100,8) SA 108,2 I
diese Verbindung weist keine antiferroelektrische Phase auf. SE, das hier verwendet wird, bezeichnet eine smektische E- Phase, und die Zahl in Klammern bezeichnet einen Übergangspunkt der monotropen Phase.
Einer der beiden beispielhaft aufgeführten optisch aktiven Flüssigkristalle hat eine antiferroelektrische Phase, der andere weist keine antiferroelektrische Phase auf; beide gehören allerdings zu der obigen Formel (II-1) und wenn sie als zweite Komponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, ist es möglich, die Temperaturabhängigkeit des Schwellenwertes des elektrischen Feldes beim Phasenübergang, der durch das angelegte elektrische Feld bewirkt wird, zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase der resultierenden antiferroelektrischen Flüssigkristalle zu vermindern.
Der Mischungsanteil der zweiten Komponente beträgt 3 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge aus der ersten und der zweiten Komponente.
Wenn die zweite Komponente zugesetzt wird, ist es darüber hinaus möglich, den Schwellenwert des elektrischen Feldes beim Phasenübergang zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase zu reduzieren.
Zur Verminderung der Viskosität der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, zur Erweiterung des Temperaturbereichs der antiferroelektrischen Phase oder zur Reduzierung des Schwellenwertes des elektrischen Feldes beim Phasenübergang, der mit dem Anlegen des elektrischen Feldes verbunden ist, ist es möglich, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung neben der ersten Komponente und der zweiten Komponente eine dritte Komponente zuzusetzen, und zwar innerhalb eines Rahmens, in dem der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird.
Als Verbindungen, die für diese Zwecke eingesetzt werden, werden die folgenden Verbindungen beispielhaft genannt: (Verbindung C-1) (Verbindung C-2) (Verbindung C-3) (Verbindung C-4) (Verbindung C-5) (Verbindung C-6) (Verbindung C-7) (Verbindung C-8) (Verbindung C-9) (Verbindung C-10) (Verbindung C-11) (Verbindung C-12) (Verbindung C-13) (Verbindung C-14) (Verbindung C-15) (Verbindung C-16) (Verbindung C-17) (Verbindung C-18) (Verbindung C-19) (Verbindung C-20) (Verbindung C-21) (Verbindung C-22) (Verbindung C-23) (Verbindung C-24)
Der erfindungsgemäße Lichtschalter arbeitet nach dem Modus des Oberflächen-stabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristalls (SSFLC), der von Lagerwall et al. vorgeschlagen wurde. Als erfindungsgemäßer Lichtschalter kann ein Element verwendet werden, das aus einem Substratpaar besteht, welches durch Reiben einer Ausrichtungsfolie, die auf einem Satz sich einander gegenüberliegender transparenter Elektroden aufgetragen wurde, erhalten wird, wie dies auch im Fall herkömmlicher Elemente, die ferroelektrische Flüssigkristalle verwenden, geschieht; allerdings ist es im Hinblick auf die Ausrichtung der Flüssigkristall-Materialien bevorzugt, ein Element zu verwenden, das aus einem Substratpaar besteht, welches erhalten wird, indem nur eines der Substrate einer Reibungsbehandlung unterzogen wird. Der erfindungsgemäße Lichtschalter ist durch die Verwendung eines Flüssigkristall-Materials, durch dessen Verwendung der Schwellenwert des elektrischen Feldes beim Phasenübergang zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase durch die Temperaturänderung nicht stark beeinflußt wird, charakterisiert.
In dem erfindungsgemäßen Lichtschalter kann auch eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung verwendet werden, der zur Verbreiterung des Betrachtungswinkels ein dichroitischer Farbstoff zugesetzt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung bereit, die eine verbesserte Temperaturabhängigkeit des Schwellenwertes des elektrischen Feldes, das für den Übergang zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase notwendig ist, aufweist. Ferner wird durch Verwendung dieser antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung ein Lichtschalter bereitgestellt, der fähig ist, ein tristabiles Schalten durchzuführen und der einen überlegenen Kontrast aufweist.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher beschrieben.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die Flüssigkristall-Materialien im Zustand der flüssigen Phase in eine Zelle gefüllt, welche durch Reiben eines der Substrate eines Satzes aus Glassubstraten, die mit einer Ausrichtungsfolie aus Poval (Polyvinylalkohol) überzogen waren und jeweils mit einer transparenten Elektrode ausgestattet waren, erhalten worden war. Die Substrate waren dabei einander gegenüber angeordnet und hatten einen Elektrodenabstand von 5 µm; es folgte ein schrittweises Abkühlen der resultierenden Flüssigkristallzelle zur Herstellung der SCA*-Phase. Der Schwellenwert des elektrischen Feldes beim Übergang zwischen der antiferroelektrischen Phase und der ferroelektrischen Phase wurde untersucht, indem die optische Reaktion und das angelegte Feld in der Zeit, in der eine Dreieckwelle mit 5 mHz an dem Flüssigkristall angelegt war, mittels eines Zwei-Kanal-Oszilloskops beobachtet wurde und anschließend die Veränderung der optischen Reaktion bei einem in geeigneterweise in Abhängigkeit von dem betreffenden Schwellenwertfeld ausgewählten elektrischen Feld gemessen wurde.

BEISPIEL 1

Unter Verwendung der oben angeführten Verbindungen A-11 und A-18 als erste Komponente und der oben angeführten Verbindung B-4 als zweite Komponente wurde die folgende Mischung hergestellt:
Verbindung A-11 45 Gew.%
Verbindung A-18 45 Gew.% und
Verbindung B-4 10 Gew.%.
Diese Mischung zeigte während der Temperaturerhöhung die folgenden Phasenübergangspunkte:
Cr -36,5 SCA* 95,6 SCγ* 96,1 SC* 97,5 SA 112,9 I
und wies auch eine antiferroelektrische Phase innerhalb eines breiten Temperaturbereichs, der Raumtemperatur einschloß, auf. SCγ* bezeichnet hier eine ferroelektrische Phase. Darüber hinaus zeigte diese Mischung gute Ausrichtungseigenschaften und hatte ein Kontrastverhältnis von 20:1. Die Werte für den Schwellenwert des elektrischen Feldes (abgekürzt VAF) beim Übergang von der antiferroelektrischen Phase in die ferroelektrische Phase und für den Schwellenwert des elektrischen Feldes (abgekürzt VFA) beim Übergang von der ferroelektrischen Phase in die antiferroelektrische Phase wurden jeweils bei verschiedenen Temperaturen aufgetragen. Die resultierenden Kurven sind in Fig. 1 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Im Fall der folgenden Mischung, die keine zweite Komponente in der Mischung von Beispiel 1 enthielt:
Verbindung A-11 50 Gew.% und
Verbindung A-18 50 Gew.%.
wurden während der Temperaturerhöhung die folgenden Werte für die Phasenübergangspunkte beobachtet:
Cr -14,5 SCA* 95,6 SC* 99,9 SA 110,7 I
d. h., die Mischung wies in einem breiten Temperaturbereich, der Raumtemperatur einschloß, keine antiferroelektrische Phase auf. Die Werte für VAF und VFA wurden aufgetragen. Die Resultate sind in Fig. 1 dargestellt.

BEISPIEL 2

Eine Mischung bestehend aus Verbindung A-3 (90 Gew.-Teile) als erste Komponente und Verbindung B-1 (10 Gew.-Teile) als zweite Komponente zeigte während der Temperaturerhöhung die folgenden Phasenübergangspunkte:
Cr 7,3 SCA* 74,7 SCγ* 76,0 SC* 78,7 SA 95,8 I
d. h., die Mischung zeigte innerhalb eines breiten Bereiches, der Raumtemperatur einschloß, eine antiferroelektrische Phase. Ferner wies die Mischung eine gute Ausrichtung auf. Die Werte für VAF und VFA sind in Fig. 2 dargestellt.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Es wurde eine Mischung hergestellt, in der die zweite Komponente in Beispiel 2 durch Verbindung A-33 (10 Gew.- Teile) ersetzt wurde, d. h. die nur aus den ersten Komponenten bestand. Diese Mischung zeigte die folgenden Phasenübergangspunkte während der Temperaturerhöhung:
Cr 10,5 SCA* 68,7 SCγ* 73,4 SC* 79,9 SA 91,7 I
d. h., die Mischung wies in einem breiten Bereich, der Raumtemperatur einschloß, eine antiferroelektrische Phase auf. Die Werte für VAF und VFA der Mischung sind in Fig. 2 dargestellt.

BEISPIEL 3

Unter Verwendung der oben angeführten Verbindungen A-6, A-9 und A-11 als erste Komponente und der obengenannten Verbindung B-4 als zweite Komponente wurde eine Mischung, die aus den folgenden Verbindungen bestand, hergestellt:
Verbindung A-6 10 Gew.%
Verbindung A-9 40 Gew.%
Verbindung A-11 40 Gew.% und
Verbindung B-4 10 Gew.%.
Diese Mischung wies während der Temperaturerhöhung die folgenden Phasenübergangstemperaturen auf:
Cr -10 SCA* 82,2 SC* 83,5 SA 100,6 I
und zeigte auch innerhalb eines weiten Temperaturbereichs, der Raumtemperatur einschloß, eine antiferroelektrische Phase. Die Mischung wies bei 25ºC VAF- und VFA-Werte von 9,8 V/µm bzw. 8,0 V/µm auf.

BEISPIEL 4

Ein Satz Glassubstrate, die mit einem Paar transparenter Elektroden, auf denen eine Polyimid-Ausrichtungsfolie aufgetragen war, ausgestattet waren, wurden zusammengebaut; die Glassubstrate waren einander gegenüber angeordnet und hatten einen Zellzwischenraum von 2 µm; nur eins der Substrate des Satzes wurde einer Reibungsbehandlung unterzogen. Eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Mischung, die in Beispiel 2 hergestellt worden war, wurde unter Herstellung einer Flüssigkristallzelle in das oben zusammengebaute Set eingefüllt. Diese Flüssigkristallzelle wurde zwischen zwei Polarisationsplatten, die in gekreuztem Nicol-Zustand angeordnet waren, plaziert, so daß die Richtung der Flüssigkristall-Moleküle mit der Polarisationsrichtung einer der Polarisationsplatten übereinstimmen konnte, wenn kein elektrisches Feld angelegt war; anschließend wurde eine Rechteckwelle mit 100 Hz angelegt. Als Resultat konnte ein deutlicher Schaltvorgang beobachtet werden. Das Kontrastverhältnis zur Zeit der optischen Reaktion betrug 20:1.

Claims

1. Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, die eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält; wobei die erste Komponente mindestens eine Verbindung ist, die durch die Formel (I) dargestellt wird:

in der R¹ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; X -CH&sub3;, -CF&sub3; oder -C&sub2;F&sub5; darstellt; die sechsgliedrigen Ringe A und B jeweils unabhängig voneinander 1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylen, in dem ein Wasserstoffatom durch ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe ersetzt sein kann, Pyridin-2,5-diyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyrazin-2,5- diyl oder Pyridazin-3,6-diyl sind; Z -COO-, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- darstellt; m und n jeweils eine ganze Zahl 1 oder 2 sind; (m + n) gleich 3 ist, und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet,

und die eine antiferroelektrische chirale smektische Phase C hat;

und die zweite Komponente mindestens eine Verbindung ist, die durch die Formel (II) ausgedrückt wird:

in der R³ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt; Y -CH&sub3;, -CF&sub3; oder -C&sub2;F&sub5; darstellt; die sechsgliedrigen Ringe C, D und E jeweils unabhängig voneinander 1,4- Cyclohexylen, 1,4-Phenylene, in denen ein Wasserstoffatom durch ein Halogenatom oder eine Cyanogruppe ersetzt sein kann, Pyridin-2,5-diyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyrazin-2,5-diyl oder Pyridazin-3,6- diyl darstellen; 1 eine ganze Zahl 0 oder 1 darstellt; und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet; und

wobei der Gehalt der ersten Komponente und jener der zweiten Komponente 60 bis 97 Gew.% bzw. 3 bis 40 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge aus der ersten und der zweiten Komponente, beträgt.

2. Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (II- 1) ausgedrückt werden:

worin R³ eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt; R&sup4; eine Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; der sechsgliedrige Ring C 1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Phenylen darstellt; die sechsgliedrigen Ringe D und E jeweils unabhängig voneinander Pyridin-2,5-diyl oder Pyrimidin-2,5-diyl darstellen und * ein chirales Kohlenstoffatom bezeichnet.

3. Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die zweite Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (II- 2) oder (II-3) ausgedrückt werden:

worin R³ eine lineare Alkylgruppe mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen darstellt und R&sup4; eine lineare Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.

4. Antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, in der die erste Komponente mindestens eine der Verbindungen enthält, die durch die Formel (I- 1) ausgedrückt werden:

worin R¹ eine lineare Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt; R² eine lineare Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; T ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom, F oder Cl, darstellt; und Z -COOO-, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- darstellt.

5. Lichtschalter,

der eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung nach Anspruch 1 verwendet.

6. Lichtschalter,

der eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung nach Anspruch 2 verwendet,

7. Lichtschalter,

der eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung nach Anspruch 3 verwendet.

8. Lichtschalter,

der eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung nach Anspruch 4 verwendet.