DE69213500T2

DE69213500T2 - Flüssigkristallzusammensetzung, Flüssigkristallvorrichtung, Anzeigevorrichtung sowie Anzeigemethode

Info

Publication number: DE69213500T2
Application number: DE69213500T
Authority: DE
Inventors: Kazuharu Katagiri; Shosei Mori; Kenji Shinjo; Masahiro Terada; Masataka Yamashita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2012-02-14
Also published as: ATE142683T1; DE69213500D1; JP2941972B2; ES2093727T3; JPH04258685A; EP0499252A1; EP0499252B1; US5268123A

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Flüssigkristallmischung, eine Flüssigkristallvorrichtung, ein Anzeigegerät und ein Anzeigeverfahren und insbesondere eine neue Flüssigkristallmischung mit verbessertem Ansprechverhalten gegenüber einem elektrischen Feld, eine Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Flüssigkristallmischung verwendet wird, für die Anwendung bei einer Anzeigevorrichtung, einem optischen Flüssigkristall- Verschluß usw., ein Anzeigegerät, bei dem die Vorrichtung angewendet wird, und ein Anzeigeverfahren, bei die Mischung und die Vorrichtung angewendet werden.
Die Anwendung von Flüssigkristallvorrichtungen mit Bistabilität ist von Clark und Lagerwall (z.B. Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 56-107216, US-Patentschrift Nr. 4367924 usw.) vorgeschlagen worden. In diesem Fall werden als Flüssigkristalle mit Bistabilität im allgemeinen ferroelektrische Flüssigkristalle mit einer chiralen smektischen C-Phase (SmC*) oder H- Phase (SmH*) verwendet. Diese Flüssigkristalle haben bistabile Zustände, d.h., sie haben bezüglich eines darauf einwirkenden elektrischen Feldes einen ersten und einen zweiten stabilen Zustand. Infolgedessen sind die bistabilen Flüssigkristallmoleküle im Unterschied zu optischen Modulationsvorrichtungen, bei denen die herkömmlichen TN-Flüssigkristalle (verdrillten nematischen Flüssigkristalle; TN = "twisted nematic") verwendet werden, bezüglich eines bzw. des anderen elektrischen Feldvektors zu einem ersten und einem zweiten optisch stabilen Zustand orientiert. Ferner hat diese Flüssigkristallart die Eigenschaft (Bistabilität), daß sie als Reaktion auf ein einwirkendes elektrisches Feld einen der zwei stabilen Zustände annimmt und den resultierenden Zustand in Abwesenheit eines elektrischen Feldes beibehält.
So ein ferroelektrischer Flüssigkristall (nachstehend manchmal mit "FLC" abgekürzt) hat zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Eigenschaft, daß er Bistabilität zeigt, eine ausgezeichnete Eigenschaft, d.h. eine hohe Ansprechgeschwindigkeit. Dies liegt daran, daß die spontane Polarisation des ferroelektrischen Flüssigkristalls und ein einwirkendes elektrisches Feld in direkter Wechselwirkung miteinander stehen, so daß sie einen Übergang der Orientierungszustände hervorrufen. Die resultierende Ansprechgeschwindigkeit ist um 3 bis 4 Zehnerpotenzen höher als die Ansprechgeschwindigkeit, die auf die Wechselwirkung zwischen der dielektrischen Anisotropie und einem elektrischen Feld zurückzuführen ist.
Ein ferroelektrischer Flüssigkristall hat somit möglicherweise ganz hervorragende Eigenschaften, und es ist durch Ausnutzung dieser Eigenschaften möglich, bei vielen der Probleme der herkömmlichen TN-Vorrichtungen wesentliche Verbesserungen zu erzielen. Vor allem wird die Anwendung auf einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden optischen Verschluß und auf eine Anzeige mit einer hohen Dichte und einem großen Bild erwartet.
Ein Einfachmatrix-Anzeigegerät, das eine Vorrichtung einschließt, die zwischen einem Paar Substraten solch eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht umfaßt, kann gemäß einem Ansteuerverfahren angesteuert werden, wie es z.B. in den Japanischen Offengelegten Patentanmeldungen Nrn. 193426/1984, 193427/1984, 156046/1985 und 156047/1985 offenbart ist.
Figuren 4 und 5 sind Kurvenformdiagramme, die Steuerspannungs- Kurvenformen zeigen, die beim Ansteuern eines ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigefeldes als einer Ausführungsform der Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt werden. Figur 6 ist eine Draufsicht so eines ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigefeldes 61, das eine Matrixelektrodenstruktur hat. Unter Bezugnahme auf Figur 6 umfaßt das Anzeigefeld 61 Abtastzeilen 62 und Datenzeilen bzw. -leitungen 63, die sich mit den Abtastzeilen kreuzen. Jede Kreuzungsstelle umfaßt einen ferroelektrischen Flüssigkristall, der zwischen einer Abtastzeile 62 und einer Datenzeile 63 angeordnet ist, wobei ein Bildelement (Pixel) gebildet wird.
Unter Bezugnahme auf Figur 4 ist bei SS eine Anwahl-Abtastsignal-Kurvenform gezeigt, die an eine angewählte Abtastzeile angelegt wird, ist bei SN eine Nicht-Anwahl-Abtastsignal-Kurvenform gezeigt, die an eine nicht angewählte Abtastzeile angelegt wird, ist bei IS eine Anwahl-Datensignal-Kurvenform (einen schwarzen Anzeigezustand liefernd) gezeigt, die an eine angewählte Datenzeile angelegt wird, und ist bei IN eine Nicht-Anwahl-Datensignal-Kurvenform (einen weißen Anzeigezustand liefernd) gezeigt, die an eine nicht angewählte Datenzeile angelegt wird. Ferner sind bei (IS - SS) und (IN - SS) in der Figur Spannungs-Kurvenformen gezeigt, die an Bildelemente an einer angewählten Abtastzeile angelegt werden, wodurch ein Bildelement, das mit der Spannung (IS - SS) versorgt wird, einen schwarzen Anzeigezustand annimmt, und ein Bildelement, das mit der Spannung (IN - SS) versorgt wird, einen weißen Anzeigezustand annimmt. Figur 5 zeigt eine zeitserielle Kurvenform, die angewandt wird, um einen Anzeigezustand zu liefern, wie er in Figur 7 gezeigt ist.
Bei der in Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform der Ansteuerung entspricht eine minimale Dauer Δt einer Spannung mit einer einzigen Polarität, die an ein Bildelement an einer angewählten Abtastzeile angelegt wird, dem Zeitraum einer Schreibphase t&sub2;, und der Zeitraum einer Einzeilen-Löschphase t&sub1; wird auf 2 Δt eingestellt.
Die Parameter VS, VI und Δt bei den in Figuren 4 und 5 gezeigten Ansteuerungs-Kurvenformen werden in Abhängigkeit von dem Umschaltverhalten eines verwendeten ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials festgelegt.
Figur 8 zeigt eine V-T-Kennlinie, d.h. die Änderung des Durchlässigkeitsgrades T für den Fall, daß die Steuerspannung, die mit (VS + VI) bezeichnet ist, verändert wird, während das Ansteuerungsverhältnis, das nachstehend erwähnt wird, konstant gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform werden die Parameter bei konstanten Werten von Δt = 50 µs und einem Ansteuerungsverhältnis VI/(VI + VS) = 1/3 festgehalten. An der rechten Seite von Figur 8 ist ein Ergebnis für den Fall gezeigt, daß die in Figur 4 gezeigte Spannung (IN - SS) an ein betreffendes Bildelement angelegt wird, und an der linken Seite von Figur 8 ist ein Ergebnis für den Fall gezeigt, daß die Spannung (IS - SS) an ein betreffendes Bildelement angelegt wird, während jeweils die Spannung (VS + VI) erhöht wird. Der Absolutwert der Spannung (VS + VI) ist an beiden Seiten der Ordinate separat angegeben. Hierin bezeichnet eine Spannung V&sub1; den minimalen Absolutwert von (VS + VI), der für eine Umschaltung von einem weißen Zustand zu einem schwarzen Zustand durch Anlegen einer bei (IS - SS) in Figur 4 gezeigten Spannung VB2 erforderlich ist, bezeichnet eine Spannung V&sub2; den minimalen Absolutwert von (VS + VI), der für eine Umschaltung (Rückstellung) eines schwarzen Zustands zu einem weißen Zustand durch Anlegen einer Spannung VR bei (IN - SS) erforderlich ist, und ist eine Spannung V&sub3; der maximale Absolutwert von (VS + VI), der für die Beibehaltung eines weißen Zustands erforderlich ist, d.h. bei dessen Überschreitung ein betreffendes Bildelement, das in Weiß geschrieben ist, durch Anlegen einer Spannung VB1 bei (IN - SS) unerwartet in einen schwarzen Zustand umgewandelt wird. In diesem Fall gilt die Beziehung V&sub2; < V&sub1; < V&sub3;. Die Spannung V&sub1; kann als eine Schwellenspannung bei der tatsächlichen Ansteuerung bezeichnet werden, und die Spannung V&sub3; kann als eine Übersprechspannung bezeichnet werden. Solch eine Übersprechspannung V&sub3; ist im allgemeinen bei der tatsächlichen Matrix-Ansteuerung einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung vorhanden. Bei einer tatsächlichen Ansteuerung liefert ΔV = (V&sub3; - V&sub1;) einen Bereich von VS + VI , der eine Matrix-Ansteuerung erlaubt, und kann als eine (Steuer)spannungstoleranz bezeichnet werden, die vorzugsweise groß genug ist. Es ist natürlich möglich, den Wert von V&sub3; und somit ΔV = (V&sub3; - V&sub1;) zu erhöhen, indem das Ansteuerungsverhältnis erhöht wird (d.h. indem bewirkt wird, daß sich das Ansteuerungsverhältnis dem Wert Eins nähert). Ein großes Ansteuerungsverhältnis entspricht jedoch einer großen Amplitude eines Datensignals und führt zu einer Zunahme des Flakkerns und zu einem niedrigeren Kontrast, so daß es im Hinblick auf die Bildqualität unerwünscht ist. Gemäß unseren Untersuchungen war ein Ansteuerungsverhältnis von etwa 1/3 bis 1/4 zweckmäßig. Wenn andererseits das Ansteuerungsverhältnis festgehalten wird, hängt die Spannungstoleranz ΔV stark von dem Umschaltverhalten eines verwendeten Flüssigkristallmaterials ab, und ein Flüssigkristallmaterial, das einen großen ΔV-Wert liefert, ist für die Matrix-Ansteuerung natürlich sehr vorteilhaft.
Die obere und die untere Grenze der angelegten Spannungen und die Differenz dazwischen (Steuerspannungstoleranz ΔV), durch die angewählte Bildelemente in zwei Zuständen, "Schwarz" und "Weiß", geschrieben werden und nicht angewählte Bildelemente die eingeschriebenen Zustände "Schwarz" und "Weiß" bei einer konstanten Temperatur beibehalten können, wie es vorstehend beschrieben wurde, sind in Abhängigkeit von dem speziellen Flüssigkristallmaterial, das verwendet wird, verschieden und sind diesem zugehörig. Ferner weicht die Steuerspannungstoleranz entsprechend einer Änderung der Umgebungstemperatur ab, so daß optimale Steuerspannungen bei einem tatsächlichen Anzeigegerät entsprechend dem verwendeten Flüssigkristallmaterial und der Umgebungstemperatur eingestellt werden sollten.
Wenn jedoch die Anzeigefläche eines Matrix-Anzeigegeräts bei einer praktischen Anwendung vergrößert ist, nehmen natürlich die Unterschiede der Umgebungsbedingungen (wie z.B. der Temperatur und des Zellenzwischenraums zwischen gegenüberliegenden Elektroden) zu, so daß es unter Verwendung eines Flüssigkristallmaterials, das eine niedrige Steuerspannungstoleranz hat, unmöglich wird, über die gesamte Anzeigefläche eine gute Bildqualität zu erhalten.
Zum Realisieren so eines Matrix-Anzeigegeräts wird das Ausrichtungsverhalten des verwendeten Flüssigkristallmaterials eine wichtige Einflußgröße.
Andererseits verursachen die Flüssigkristallmaterialien, die eine chirale smektische C-Phase (SmC*) annehmen, in einer Flüssigkristallzelle in einem Bereich um ein zur Aufrechterhaltung eines Abstands dienendes Material wie z.B. Abstandshalterperlen leicht einen Zickzackfehler oder Ausrichtungsfehler, wenn die vorstehend erwähnte Reibungsbehandlung durchgeführt wird. Ferner verursachen die Flüssigkristallmaterialien, die eine SmC*- Phase annehmen, auch leicht einen Ausrichtungsfehler, der auf seinen Unterschied im Reibungszustand eines Ausrichtungsfilms zurückzuführen ist. Der Unterschied wird z.B. durch eine Unebenheit der Oberfläche des Ausrichtungsfilms, die auf die angewandten Strukturen der Flüssigkristallvorrichtung zurückzuführen ist, verursacht.
Diese Probleme können der Tatsache zuzuschreiben sein, daß in vielen Fällen bei einer Temperaturabnahme durch bestimmte Phasenübergänge von einer isotropen Phase eine SmC*-Phase bereitgestellt wird, die einem kristallinen Zustand näher ist als einer nematischen Phase.
Die vorstehend erwähnten Ausrichtungsfehler führen zu den Nachteilen einer Verschlechterung der Bistabilitätseigenschaft der SmC*-Flüssigkristallmaterialien, einer Abnahme der Bildqualität und des Bildkontrastes oder des Auftretens von Übersprechen.
Flüssigkristallmischungen, vor allem ferroelektrische chirale smektische Flüssigkristallmischungen, die eine mesomorphe Verbindung enthalten, werden z.B. in der EP-A 0 364 923 vorgeschlagen, in der die mesomorphe Verbindung durch die folgende Formel (A) wiedergegeben wird:
worin R&sub1; und R&sub2; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, die einen Substituenten haben kann, bezeichnen; X&sub1; irgendeines von einer Einfachbindung, -O-, -O -, - O-, -O O- und - - bezeichnet; X&sub2; irgendeines von einer Einfachbindung, -O-, -O -, - O-, -O O- und - - bezeichnet; Z&sub1; irgendeines von - O-, -CH&sub2;O- und -CH=C(CN)- bezeichnet und A&sub1; -A&sub2;- oder -A&sub2;-A&sub3;- bezeichnet, worin A&sub2; und A&sub3; jeweils irgendeines von
bezeichnen.
Andererseits werden in der EP-A 0 393 613 Flüssigkristallmischungen, vor allem ferroelektrische chirale smektische Flüssigkristallmischungen, vorgeschlagen, die eine mesomorphe Verbindung enthalten, die durch die folgende Formel (B) wiedergegeben wird:
worin R&sub1; und R&sub2; jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, die einen Substituenten haben kann, bezeichnen; X&sub1; und X&sub2; jeweils eine Einfachbindung, -O-, -O -, - O-, -O O- oder - - bezeichnen und A&sub1; und A&sub2; jeweils
bezeichnen, worin X&sub3; und X&sub4; jeweils Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, -CH&sub3;, -CN oder -CF&sub3; bezeichnen und Z -O- oder -S- bezeichnet.
Es ist jedoch gezeigt worden, daß diese Materialien bei fortgeschrittenen Anwendungen unzureichend sind, wenn die vorstehenden Probleme überwunden werden müssen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend erwähnten Probleme der herkömmlichen Flüssigkristallvorrichtungen zu lösen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung zu realisieren, von der erwartet wird, daß sie auf einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden optischen Verschluß und auf eine Anzeige mit hoher Dichte und einem großen Bild angewendet wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallmischung bereitzustellen, die durch einfache Reibungsbehandlung leicht ausgerichtet wird und eine Monodomäne mit einem gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten und ohne Fehler liefert.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallmischung bereitzustellen, die eine große Steuertemperaturtoleranz und eine weite Steuerspannungstoleranz hat, die selbst in dem Fall eine zufriedenstellende Ansteuerung aller bzw. ganzer Bildelemente erlauben, daß über eine Anzeigefläche, die die Bildelemente einer Flüssigkristallvorrichtung umfaßt, ein bestimmter Grad der Temperaturschwankung vorhanden ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallvorrichtung, bei der so eine Flüssigkristallmischung verwendet wird und die ein verbessertes Ansteuerungs- und Anzeigeverhalten zeigt, und ein Anzeigegerät, bei dem die Vorrichtung angewendet wird, und ein Anzeigeverfahren, bei dem die Mischung oder die Vorrichtung angewendet wird, bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkristallmischung bereitgestellt, die
mindestens eine mesomorphe Verbindung, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird:
worin R¹ und R² unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen, die durch mindestens eine Art von -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- oder -CH(X)- ersetzt sein können, unter der Bedingung, daß -O- nicht direkt an -O- gebunden sein kann und X Halogen bezeichnet, enthalten kann; Z¹ -COO- oder -CH&sub2;O- bezeichnet; X¹ und X² unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CO- oder -OCOO- bezeichnen; A¹ eine Einfachbindung,
bezeichnet und Y¹ und Y² unabhängig Wasserstoff, Halogen, CH&sub3;- oder CF&sub3;- bezeichnen; und
mindestens eine mesomorphe Verbindung, die durch die folgende Formel (II) wiedergegeben wird, umfaßt:
R³-X³-A²-B-A³-X&sup4;-R&sup4; (II),
worin R³ und R&sup4; unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen, die durch mindestens eine Art von -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- oder -CH(X)- ersetzt sein können, unter der Bedingung, daß -O- nicht direkt an -O- gebunden sein kann und X Halogen bezeichnet, enthalten kann; X³ und X&sup4; unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO- oder -CO- bezeichnen; B
bezeichnet; A² eine Einfachbindung,
bezeichnet; A³ eine Einfachbindung, -A&sup4;- oder -A&sup4;-A&sup5;- bezeichnet, worin A&sup4; und A&sup5; unabhängig A²,
bezeichnen; und Y³ und Y&sup4; unabhängig Wasserstoff, F, Cl, Br, -CH&sub3;, -CN oder -CF&sub3; bezeichnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Flüssigkristallmischung bereitgestellt, die die vorstehend erwähnte Mischung und eine mesomorphe Verbindung enthält, die durch die folgende Formel (III) wiedergegeben wird:
worin R&sup5; eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die wahlweise einen Substituenten haben kann; X&sup5; eine Einfachbindung, -O-, -COO- oder -OCO- bezeichnet; Z² eine Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -COS- oder -SCO- bezeichnet; X&sup6; -OCH&sub2;-, -COOCH&sub2;-, -OCO- oder -O(CH&sub2;)kO-CH&sub2;-, worin k eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, bezeichnet;
bezeichnet und u eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung bereitgestellt, die ein Paar Elektrodenplatten und die vorstehend beschriebene Flüssigkristallmischung, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet ist, umfaßt.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Anzeigegerät bereitgestellt, das die vorstehend erwähnte Flüssigkristallvorrichtung und eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung für die Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung umfaßt.
Durch die vorliegende Erfindung wird des weiteren ein Anzeigeverfahren bereitgestellt, bei dem die Flüssigkristallmischung oder die Flüssigkristallvorrichtung, die vorstehend erwähnt wurde, angewendet wird und die Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen durch Anlegen von Spannungen an die Flüssigkristallmischung umgeschaltet wird, um eine Anzeige zu bewirken.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine schematische Schnittzeichnung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der eine Flüssigkristallmischung verwendet wird, die eine chirale smektische Phase annimmt;
Figuren 2 und 3 sind schematische perspektivische Zeichnungen der Ausführungsform einer Vorrichtungszelle zur Erläuterung des Betriebsprinzips einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Ferroelektrizität einer Flüssigkristallmischung ausgenutzt wird;
Figur 4 zeigt Einheits-Ansteuerungs-Kurvenformen, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden;
Figur 5 sind zeitserielle Kurvenformen, die eine Folge solcher Einheits-Kurvenformen umfassen;
Figur 6 ist eine Draufsicht eines ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigefeldes, das eine Matrixelektrodenstruktur hat;
Figur 7 ist eine Veranschaulichung eines Anzeigemusters, das durch eine tatsächliche Ansteuerung unter Anwendung der in Figur 5 gezeigten zeitseriellen Kurvenformen erhalten wird;
Figur 8 ist ein V-T-Kennliniendiagramm, das die Änderung des Durchlässigkeitsgrades unter Anlegung verschiedener Steuerspannungen zeigt;
Figur 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Anzeigegerät zeigt, das eine Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Ferroelektrizität einer Flüssigkristallmischung ausgenutzt wird, und eine Graphik- Steuereinrichtung umfaßt; und
Figur 10 ist ein Zeitdiagramm der Bilddatenübertragung, das die zeitliche Korrelation zwischen Signalübertragung und Ansteuerung in bezug auf ein Flüssigkristall-Anzeigegerät, bei dem die Ferroelektrizität ausgenutzt wird, und eine Graphik-Steuereinrichtung zeigt.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevorzugte Beispiele für die mesomorphe Verbindung der Formel (I) können die einschließen, die durch die folgenden Formeln (Ia) und (Ic) bis (Ie) wiedergegeben werden:
In den vorstehenden Formeln (Ia) und (Ic) bis (Ie) sind R¹, R², X¹, X², Y¹ und Y² dieselben wie vorstehend definiert.
In der vorstehend erwähnten Formel (I) können bevorzugte Beispiele für R¹ und R² jeweils die einschließen, die durch die folgenden Gruppen (I-i) bis (I-iv) wiedergegeben werden:
(I-i) eine n-Alkylgruppe mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 4 bis 14 Kohlenstoffatomen;
(I-ii)
worin m' eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n' eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist (optisch aktiv oder inaktiv);
(I-iii)
worin r' eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist, s' 0 oder 1 ist und t' eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist (optisch aktiv oder inaktiv); und
(I-iv)
worin p' 0 oder 1 ist und x' eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist.
Bevorzugte Beispiele für die mesomorphe Verbindung der Formel (II) können die einschließen, die durch die folgenden Formeln (IIa) bis (IIg) wiedergegeben werden:
In Vorstehendem sind R³, R&sup4;, B, X³, X&sup4;, Y³ und Y&sup4; dieselben wie vorstehend definiert.
In den vorstehenden Formeln (IIa) bis (IIg) können bevorzugte Beispiele für B
einschließen. Bevorzugte Beispiele für X³ und X&sup4; können jeweils eine Einfachbindung, -O-, -COO- und -OCO- einschließen. Ferner können Y¹ und Y² vorzugsweise jeweils Cl oder F und insbesondere F bezeichnen.
In der vorstehend erwähnten Formel (II) können bevorzugte Beispiele für R³ und R&sup4; jeweils die einschließen, die durch die folgenden Gruppen (II-i) bis (II-iv) wiedergegeben werden:
(II-i) eine n-Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen und insbesondere 4 bis 12 Kohlenstoffatomen;
(II-ii)
worin m eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist und n eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist (optisch aktiv oder inaktiv);
(II-iii)
worin r eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist, s 0 oder 1 ist und t eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist (optisch aktiv oder inaktiv); und
(II-iv)
worin p 0 oder 1 ist und x eine ganze Zahl von 4 bis 14 ist.
Bevorzugte Beispiele für die mesomorphe Verbindung der Formel (III) können die einschließen, die durch die folgenden Formeln (III-a) bis (III-f) wiedergegeben werden:
In Vorstehendem sind R&sup5;, X&sup5;, X&sup6; und u dieselben wie vorstehend definiert. In den vorstehenden Formeln (III-a) bis (III-f) können besonders bevorzugte Beispiele die mit den Formeln (III-a) bis (III-c) einschließen. Ferner können X&sup5; und X&sup6; in den Formeln (III-a) bis (III-f) vorzugsweise die folgenden Kombinationen (III-i) bis (III-v) einschließen:
(III-i) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -O-CH&sub2;-;
(III-ii) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -COO-CH&sub2;-;
(III-iii) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -OCO-;
(III-iv) X&sup5; ist -O-, und X&sup6; ist -O-CH&sub2;-; und
(III-v) X&sup5; ist -O-, und X&sup6; ist -COOCH&sub2;-.
Die mesomorphen Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, können durch die folgenden Reaktionsschemas synthetisiert werden.
(Fall, wo X¹ eine Einfachbindung oder - - ist)
In Vorstehendem bezeichnet R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe.
(Fall, wo X¹ -O-, - O- oder -O O- ist)
In Vorstehendem bezeichnet R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe und bezeichnet Z -CH&sub2;OH oder -COOH.
(Fall, wo X¹ -O - ist)
In Vorstehendem bezeichnet R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe. Reaktion a Reaktion b
Besondere Beispiele für die mesomorphen Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, können die einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln gezeigt sind.
Nachstehend sind typische Beispiele für die Synthese der Verbindung der Formel (I) gezeigt.

Synthesebeispiel 1

4-(5-Dodecyl-2-pyrimidinyl)-phenyl-5-hexylthiophen-2-carboxylat (Beispielverbindung Nr. I-67) wurde durch die folgenden Schritte i) bis vi) synthetisiert.

Schritt i) Herstellung von 2-Hexanoylthiophen

In einen 5-Liter-Fünfhalskolben wurden 187,3 g (2,23 mol) Thiophen, 300 g (2,23 mol) n-Hexanoylchlorid und 2,7 Liter trockenes Benzol eingefüllt und unter 0 ºC gekühlt. Der Mischung wurden unter Rühren in 1 Stunde unter 0 ºC tropfenweise 237,9 g (9,13 × 10&supmin;¹ mol) SnCl&sub4; zugesetzt. Die Mischung wurde 30 min lang unter 0 ºC gerührt, worauf 3,5stündiges Rühren folgte, während sie nach und nach auf Raumtemperatur zurückgebracht wurde. Nach der Reaktion wurden der Reaktionsmischung 2 Liter 10%iger HCl zugesetzt, worauf 10minütiges Rühren folgte. Die abgetrennte organische Schicht wurde nacheinander dreimal mit je 500 ml 10-%igem HCl, Wasser, 5%igem Na&sub2;CO&sub3; und Wasser gewaschen, worauf Trocknen mit CaCl&sub2; und Abdestillieren des Lösungsmittels folgten, wobei 408 g eines Rohprodukts erhalten wurden. Das Rohprodukt wurde einer Destillation unter vermindertem Druck in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen, wobei 313,4 g eines reinen Produkts erhalten wurden (Ausbeute: 77,2 %).

Schritt ii) Herstellung von 2-Hexylthiophen

In einen 10-Liter-Fünfhalskolben wurden 300 g (1,65 mol) 2-Hexanoylthiophen, 582,1 ml 60%iges Hydrazinhydrat und 5 Liter Diethylenglykol eingefüllt und 2 Stunden lang bei 180 ºC unter Abdestillieren von überschüssigem Wasser und Hydrazinhydrat zur Reaktion gebracht. Die Mischung wurde auf 110 ºC gekühlt, und 313,7 g KOH wurden dazugegeben, worauf erneutes Erhitzen bei 180 ºC für eine 2stündige Reaktion folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in 10 Liter Wasser gegossen, zweimal mit 2 Liter Isopropylether extrahiert und viermal mit 2 Liter Wasser gewaschen, worauf Trocknen mit CaCl&sub2; und Abdestillieren des Lösungsmittels folgten, wobei 285 g eines Rohprodukts erhalten wurden. Das Rohprodukt wurde einer Destillation unter vermindertem Druck in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen, wobei 230 g eines reinen Produkts erhalten wurden (Ausbeute: 83 %).

Schritt iii) Herstellung von 5-Hexylthiophen-2-carbaldehyd

In einen 3-Liter-Vierhalskolben wurden 173,7 g (2,38 mol) N,N- Dimethylformamid eingefüllt und auf 5 ºC gekühlt, worauf unter Rühren in 15 min unter 10 ºC 201,4 g (1,31 mol) POCl&sub3; zugesetzt wurden. Nach 30minütigem Rühren unter 10 ºC wurden der Mischung in 10 min bei Raumtemperatur tropfenweise 200 g (1,19 mol) 2- Hexylthiophen zugesetzt, worauf 1,5stündiges Rühren und ferner 2stündiges Rühren bei 60 ºC folgten. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in 5 Liter Eiswasser gegossen, 3mal einer Extraktion mit 2 Litern Chloroform unterzogen und 6mal mit 2 Litern Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde mit CaCl&sub2; getrocknet, worauf Abdestillieren des Lösungsmittels und eine Destillation unter vermindertem Druck in einer Stickstoffatmosphäre folgten, wobei 199,2 g eines Produkts erhalten wurden (Ausbeute: 85,0 %).

Schritt iv) Herstellung von 5-Hexylthiophen-2-carbonsäure

In einen 5-Liter-Vierhalskolben wurden 90,0 g (4,59 × 10&supmin;¹ mol) 5-Hexylthiophen-2-carbaldehyd, 540 ml Ethanol und eine Lösung von 171,0 g AgNO&sub3; in 540 ml Wasser eingefüllt. Der Mischung wurde in 30 min bei Raumtemperatur eine Lösung von 91,8 g NaOH in 270 ml Wasser tropfenweise zugesetzt, worauf 1,5stündiges Rühren folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung filtriert, und das Filtrat wurde mit 6 n HCl angesäuert, um Kristalle auszufällen. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen, wobei ein Rohprodukt erhalten wurde. Das Produkt wurde aus 50%igem wäßrigem Ethanol umkristallisiert, wobei 74,5 g eines reinen Produkts erhalten wurden (Ausbeute: 76,6 %).

Schritt v) Herstellung von 5-Hexylthiophen-2-carbonylchlorid

10 ml Thionylchlorid wurden zu 1,0 g (4,72 × 10&supmin;³ mol) 5-Hexylthiophen-2-carbonsäure hinzugegeben, worauf 4stündiges Rühren unter Erhitzen bei 80 ºC und Entfernung von überschüssigem Thionylchlorid durch Destillation unter vermindertem Druck folgten, wobei 5-Hexylthiophen-2-carbonylchlorid erhalten wurde.

Schritt vi) Herstellung von 4-(5-Dodecyl-2-pyrimidinyl)-phenyl-5-hexylthiophen-2-carboxylat

15 ml Pyridin wurden zu 0,80 g (2,36 × 10&supmin;³ mol) 4-(5-Dodecyl- 2-pyrimidinyl)-phenol hinzugegeben, worauf Kühlung auf einem Eiswasserbad folgte. Der Mischung wurden 0,54 g (2,36 × 10&supmin;³ mol) 5-Hexylthiophen-2-carbonylchlorid zugesetzt, worauf 5stündiges Rühren bei Raumtemperatur folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in 100 ml Wasser gegossen und mit konz. Salzsäure angesäuert, worauf dreimaliges Extrahieren mit 50 ml Isopropylether folgte. Die organische Schicht wurde wiederholt mit Wasser gewaschen, bis die Waschflüssigkeit Neutralität erreichte, worauf Trocknen mit wasserfreiem Magnesiumsulfat und Abdestillieren des Lösungsmittels folgten, wobei ein Rohprodukt erhalten wurde. Das Rohprodukt wurde durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie (Entwicklungslösungsmittel: Hexan/Ethylacetat = 10/1) gereinigt und aus Ethanol umkristallisiert, wobei 0,38 g eines reinen Produkts erhalten wurden (Ausbeute: 30,2 %). Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
Hierin bedeuten Krist.: Kristall,
SmC: smektische C-Phase,
Sm3: smektische Phase (nicht identifiziert),
N: nematische Phase und
Iso.: isotrope Phase.

Synthesebeispiel 2

4-(4'-Decylbiphenylyl)-5-dodecylthiophen-2-carboxylat (Beispielverbindung Nr. 1-37) wurde in der folgenden Weise synthetisiert.
0,70 g der vorstehenden Verbindung wurden in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 1 hergestellt, außer daß in Schritt vi) von Synthesebeispiel 1 anstelle von 4-(5-Dodecyl-2-pyrimidinyl)phenol 4'-Decylbiphenyl-4-ol verwendet wurde und anstelle von 5-Hexylthiophen-2-carbonylchlorid 5-Dodecylthiophen-2-carbonylchlorid verwendet wurde (Ausbeute: 73,0 %). Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
Sm3, 4, 5: smektische Phasen (nicht identifiziert), die von SmC verschieden sind.

Synthesebeispiel 3

4-(5-Octyl-2-pyrimidinyl)-2-fluorphenyl-5-butylthiophen-2-carboxylat (Beispielverbindung Nr. 1-104) wurde in der folgenden Weise synthetisiert.
0,74 g der vorstehenden Verbindung wurden in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 1 hergestellt, außer daß in Schritt vi) von Synthesebeispiel 1 anstelle von 4-(5-Dodecyl-2-pyrimidinyl)phenol 4-(5-Octyl-2-pyrimidinyl)-2-fluorphenol verwendet wurde und anstelle von 5-Hexylthiophen-2-carbonylchlorid 5-Butylthiophen-2-carbonylchlorid verwendet wurde (Ausbeute: 39,4 %). Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
Nachstehend werden typische Reaktionsschemas A und B für die Herstellung der mesomorphen Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte Formel (II) wiedergegegen werden, gezeigt. Reaktionsschema A
In Vorstehendem sind R³, R&sup4;, X³, X&sup4;, A² und A³ dieselben wie vorstehend definiert. Reaktionsschema B Nitrierung Reduktion Ringschluß
In Vorstehendem sind R³, R&sup4;, X³, X&sup4;, A² und A³ dieselben wie vorstehend definiert.
Besondere Beispiele für die mesomorphen Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (II) wiedergegeben werden, können die einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln gezeigt werden.
Typische Beispiele für die Synthese der Verbindungen der Formel (II) werden nachstehend gezeigt.

Synthesebeispiel 4

2-(p-Octylphenyl)-6-hexylbenzothiazol (Beispielverbindung Nr. 2-15) wurde durch die folgenden Schritte i) bis iii) synthetisiert.

Schritt i) Herstellung von 2-Amino-6-hexylbenzothiazol

In einen 2-Liter-Reaktionsbehälter wurden 50,0 g (0,28 mol) p- Hexylanilin, 54,8 g (0,56 mol) Kaliumthiocyanat und 400 ml Essigsäure eingebracht und unter 10 ºC gekühlt. Der Mischung wurde in 40 Minuten unter 10 ºC unter starkem Rühren tropfenweise eine Lösung von 45,0 g Brom in 135 ml Essigsäure zugesetzt, worauf 1,5 Stunden lang eine Reaktion unter 10 ºC folgte. Nach der Reaktion wurden 500 ml Wasser in die Reaktionsmischung gegossen, worauf Erhitzen zum Auflösen des erhaltenen Niederschlags folgte. Die erhaltene Lösung wurde unter Erhitzen filtriert. Dem Filtrat wurde Ammoniakwasser zugesetzt, bis die erhaltene Lösung basisch wurde, worauf Kühlung mit Eis zum Ausfällen von Kristallen folgte. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen, worauf Waschen und Trocknen folgten, wobei ein Rohprodukt erhalten wurde. Das Rohprodukt wurde aus einer Lösungsmittelmischung aus n-Hexan/Benzol (1/1) umkristallisiert, wobei 33,0 g 2-Amino-6-hexylbenzothiazol erhalten wurden (Ausbeute: 49,9 %).

Schritt ii) Herstellung von Zink-5-hexyl-2-aminothiophenol

In einen 1-Liter-Reaktionsbehälter wurden 30,0 g (0,128 mol) 2- Amino-6-hexylbenzothiazol, 136 ml Wasser und 136,4 g KOH eingebracht, worauf 6,5stündiges Erhitzen unter Rückfluß folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung abgekühlt, um Kristalle auszufällen. Dann wurde der resultierenden Reaktionsmischung Ethanol zugesetzt, um die Kristalle aufzulösen. Der Lösung wurde tropfenweise wäßrige 5 n Essigsäurelösung zugesetzt, bis die resultierende Mischung einen pH = 9 zeigte, wobei ein Niederschlag erhalten wurde. Der Niederschlag wurde abfiltriert, und dem erhaltenen Filtrat wurde tropfenweise eine Lösung von 8,9 g ZnCl&sub2; in 40 ml wäßriger 15%iger Essigsäurelösung zugesetzt, um Kristalle auszufällen. Die Kristalle wurden nach 30minütigem Erhitzen bei 70 ºC durch Filtrieren gewonnen, worauf nacheinander mit heißem Wasser, Ethanol und Wasser gewaschen wurde. Die erhaltenen Kristalle wurden getrocknet, wobei 27,0 g Zink-5-hexyl-2-aminothiophenol erhalten wurden (Ausbeute: 73,4 %).

Schritt iii) Herstellung von 2-(p-Octylphenyl)-6-hexylbenzothiazol

20 ml Thionylchlorid wurden zu 3,74 g (16,0 mmol) p-Octylbenzoesäure hinzugegeben, worauf 1stündiges Erhitzen unter Rückfluß folgte. Nach dem Erhitzen unter Rückfluß wurde überschüssiges Thionylchlorid unter vermindertem Druck abdestilliert, worauf es mit Benzol abdestilliert wurde. Dem erhaltenen Säurechlorid wurden 3,84 g (8,0 mmol) Zink-5-hexyl-2-aminothiophenol zugesetzt, worauf 30minütiges Rühren bei 200 ºC folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung unter Raumtemperatur abgekühlt. Der erhaltenen Reaktionsmischung wurden 40 ml verdünnte wäßrige Natriumhydroxidlösung zugesetzt, worauf Extrahieren mit Ethylacetat, Waschen mit Wasser, Trocknen mit wasserfreiem Magnesiumsulfat und Abdestillieren des Lösungsmittels folgten, wobei ein Rohprodukt erhalten wurde. Das Rohprodukt wurde durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie (Entwicklungslösungsmittel: Hexan/Benzol = 10/1) gereinigt und mit Aktivkohle behandelt, worauf Umkristallisieren aus Ethanol folgte, wobei 3,45 g 2-(p-Octylphenyl)-6-hexylbenzothiazol erhalten wurden (Ausbeute: 52,9 %). Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
SmA: smektische A-Phase

Synthesebeispiel 5

2-(6-Decyloxy-2-naphthyl)-5-butylbenzoxazol (Beispielverbindung Nr. 2-130) wurde durch das folgende Reaktionsschema synthetisiert.
In einen 50-ml-Dreihalskolben wurden 0,40 g (2,42 mmol) 2-Amino-4-butylphenol, 0,95 g (2,74 mmol) 6-Decyloxy-2-naphthoylchlorid und 10 ml Dioxan eingebracht. Der Mischung wurden bei etwa 75 ºC unter Rühren nach und nach tropfenweise 0,81 ml Pyridin zugesetzt, worauf 20minütiges Rühren unter Erhitzen bei etwa 80 bis 90 ºC folgte. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung in 80 ml Wasser gegossen, um Kristalle auszufällen. Die Kristalle wurden durch Filtrieren gewonnen, mit Wasser gewaschen und aus Aceton umkristallisiert, wobei 1,00 g 2-(6-Decyloxy-2-naphthoylamino)-4-butylphenol erhalten wurden (Ausbeute: 86,8 %).
In einen 20-ml-Rundkolben wurden 0,95 g (2,00 mmol) 2-(6-Decyloxy-2-naphthoylamino)-4-butylphenol, 0,07 g p-Toluolsulfonsäuremonohydrat und 8 ml o-Dichlorbenzol eingebracht, worauf 30minütiges Rühren bei 200 bis 203 ºC folgte. Nach der Reaktion wurde o-Dichlorbenzol unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wurde durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie (Elutionsmittel: Toluol/Hexan = 1/1) gereinigt und aus Aceton umkristallisiert, wobei 0,56 g 2-(6-Decyloxy-2-naphthyl)-5-butylbenzoxazol erhalten wurden (Ausbeute: 48,4 %). Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
Dann können die Verbindungen, die durch die Formel (III) wiedergegeben werden, durch Verfahren synthetisiert werden, wie sie z.B. durch die Japanischen Offengelegten Patentanmeldungen (JP-A) Nr. 22042/1988 und 122651/1988 offenbart werden.
Besondere Beispiele für die mesomorphen Verbindungen, die durch die vorstehend erwähnte allgemeine Formel (III) wiedergegeben werden, können die einschließen, die durch die folgenden Strukturformeln gezeigt werden.
Typische Beispiele für die Synthese der Verbindungen werden nachstehend gezeigt.

Synthesebeispiel 6

(Synthese der Beispielverbindung Nr. 3-24)

1,00 g (4,16 mmol) p-2-Fluoroctyloxyphenol wurden in einer Mischung aus 10 ml Pyridin und 5 ml Toluol gelöst, und eine Lösung von 1,30 g (6,0 mmol) trans-4-n-Pentylcyclohexancarbonylchlorid in 5 ml Toluol wurde in 20 bis 40 min bei weniger als 5 ºC tropfenweise dazugegeben. Nach der Zugabe wurde die Mischung über Nacht bei Raumtemperatur gerührt, wobei ein weißer Niederschlag erhalten wurde.
Nach der Reaktion wurde das Reaktionsprodukt mit Benzol extrahiert, und die resultierende Benzolschicht wurde mit destilliertem Wasser gewaschen, worauf Trocknen mit Magnesiumsulfat und Abdestillieren des Benzols, Reinigung durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie und Umkristallisieren - aus Ethanol/Methanol folgten, wobei 1,20 g (2,85 mmol) trans-4-n-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-2-fluoroctyloxyphenylester erhalten wurden (Ausbeute: 68,6 %).
NMR-Daten (ppm)
0,83 bis 2,83 ppm (34 H, m)
4,00 bis 4,50 ppm (2 H, q)
7,11 ppm (4 H, s)
IR-Daten (cm&supmin;¹)
3456, 2928, 2852, 1742, 1508, 1470, 1248, 1200, 1166, 1132, 854 Phasenübergangstemperatur (ºC) Krist. Iso.
S&sub3; bis S&sub6;: Phasen höherer Ordnung als SmC*,
SmC*: chirale smektische C-Phase, und
Ch.: cholesterische Phase.

Synthesebeispiel 7

(Synthese der Beispielverbindung Nr. 3-56)

In einen Behälter, dessen Atmosphäre ausreichend durch Stickstoff ersetzt worden war, wurden 0,40 g (3,0 mmol) (-)-2-Fluorheptanol und 1,00 g (13 mmol) trockenes Pyridin eingebracht und 30 min lang unter Kühlung auf einem Eisbad getrocknet. In die Lösung wurden 0,69 g (3,6 mmol) p-Toluolsulfonylchlorid hineingegeben, und die Mischung wurde 5 Stunden lang gerührt. Nach der Reaktion wurden 10 ml 1 n HCl zugesetzt, und die resultierende Mischung wurde zweimal mit 10 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Extraktflüssigkeit wurde einmal mit 10 ml destilliertem Wasser gewaschen und mit einer geeigneten Menge wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, worauf das Lösungsmittel abdestilliert wurde, wobei 0,59 g (2,0 mmol) (+)-2-Fluorheptyl-p-toluolsulfonat erhalten wurden.
Die Ausbeute betrug 66 %, und das Produkt zeigte die folgenden Daten der optischen Drehung und IR-Daten.
Optische Drehung:
[α]26,4D +2,59 Grad (c = 1, CHCl&sub3;)
[α]23,6435 +9,58 Grad (c = 1, CHCl&sub3;)
IR (cm&supmin;¹)
2900, 2850, 1600, 1450, 1350, 1170, 1090, 980, 810, 660, 550
0,43 g (1,5 mmol) des auf diese Weise erhaltenen (+ )-2-Fluorheptyl-p-toluolsulfonats und 0,28 g (1,0 mmol) 5-Octyl-2-(4-hydroxyphenyl)-pyrimidin wurden mit 0,2 ml 1-Butanol vermischt, worauf ausreichend gerührt wurde. Der Lösung wurde schnell eine vorher erhaltene alkalische Lösung von 0,048 g (1,2 mmol) Natriumhydroxid in 1,0 ml Butanol zugesetzt, worauf 5,5 Stunden lang unter Rückfluß erhitzt wurde. Nach der Reaktion wurden 10 ml destilliertes Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde je einmal mit 10 ml Benzol und 5 ml Benzol extrahiert, worauf Trocknen mit einer geeigneten Menge wasserfreiem Natriumsulfat, Abdestillieren des Lösungsmittels und Reinigung durch Kieselsäuregel-Säulenchromatographie (Elutionsmittel: Chloroform) folgten, wobei 0,17 g (0,43 mmol) des gewünschten (+)-5-Octyl-2-[4- (2-fluorheptyl-oxy)-phenyl)-pyrimidins erhalten wurden.
Die Ausbeute betrug 43 %, und das Produkt zeigte die folgenden Daten der optischen Drehung und IR-Daten.
Optische Drehung:
[α]25,6D +0,44 Grad (c = 1, CHCl&sub3;)
[α]22,4435 +4,19 Grad (c = 1, CHCl&sub3;)
IR (cm&supmin;¹)
2900, 2850, 1600, 1580, 1420, 1250, 1160, 800, 720, 650, 550.
Die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden, indem mindestens eine Spezies der Verbindung, die durch die Formel (I) wiedergegeben wird, mindestens eine Spezies der Verbindung, die durch die Formel (II) wiedergegeben wird, wahlweise mindestens eine Spezies der Verbindung, die durch die Formel (III) wiedergegeben wird, und eine andere mesomorphe Verbindung in geeigneten Anteilen vermischt werden. Die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise als Flüssigkristallmischung, die zur Ausnutzung der Ferroelektrizität befähigt ist, und vor allem als Flüssigkristallmischung, die eine chirale smektische Phase zeigt, formuliert werden.
Besondere Beispiele für eine andere mesomorphe Verbindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, können die einschließen, die durch die folgenden Formeln (IV) bis (VIII) bezeichnet werden.
worin R&sub1;' und R&sub2;' jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen enthalten kann, die durch -CHCN-, -C(CH&sub3;)CN-, -CHCl- oder -CHBr- ersetzt sein können, und ferner eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen mit Ausnahme von denen, die direkt an Z&sub1;' oder Z&sub2;' gebunden sind, enthalten kann, die durch -O-, - -, -O - oder - O- ersetzt sein können, wobei mindestens eine von R&sub1;' und R&sub2;' optisch aktiv ist; Z&sub1;' und Z&sub2;' jeweils eine Einfachbindung, -O-, - O-, -O - oder -O O- bezeichnen und a1 und b1 jeweils 0, 1 oder 2 bedeuten, unter der Bedingung, daß a1 + b1 = 1 oder 2.
worin R&sub3;' und R&sub4;' jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen enthalten kann, die durch -CHCN-, -C(CH&sub3;)CN-, -CHCl- oder -CHBr- ersetzt sein können, und ferner eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen mit Ausnahme von denen, die direkt an Z&sub3;' oder Z&sub4;' gebunden sind, enthalten kann, die durch -O-, - -, -O - oder - O- ersetzt sein können; Z&sub3;' und Z&sub4;' jeweils eine Einfachbindung, -O-, - O-, -O - oder -O O- bezeichnen; X&sub1;' und X&sub2;' jeweils eine Einfachbindung, - O-, -O -, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- bezeichnen, unter der Bedingung, daß X&sub1;' und X&sub2;' nicht gleichzeitig eine Einfachbindung bezeichnen können; und A&sub1;'
bezeichnet, worin Y&sub1;' Wasserstoff, Halogen, -CH&sub3; oder -CF&sub3; bezeichnet.
worin R&sub5;' und R&sub6;' jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen enthalten kann, die durch -CHCN-, -C(CH&sub3;)CN-, -CHCl- oder -CHBr- ersetzt sein können, und ferner eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen mit Ausnahme von denen, die direkt an Z&sub5;' oder Z&sub6;' gebunden sind, enthalten kann, die durch -O-, - -, -O - oder - O- ersetzt sein können; A&sub2;'
oder eine Einfachbindung bezeichnet; A&sub3;'
oder eine Einfachbindung bezeichnet, unter der Bedingung, daß A&sub2;' und A&sub3;' nicht gleichzeitig eine Einfachbindung bezeichnen können; Z&sub5;' und Z&sub6;' jeweils eine Einfachbindung, -O-, - O-, -O - oder -O O- bezeichnen; X&sub3;' und X&sub4;' jeweils eine Einfachbindung, - O-, -O -, -CH&sub2;O- oder -CH&sub2;- bezeichnen, unter der Bedingung, daß X&sub3;' eine Einfachbindung ist, wenn A&sub2;' eine Einfachbindung ist, und X&sub4;' eine Einfachbindung ist, wenn A&sub3;' eine Einfachbindung ist; und Y&sub2;', Y&sub3;' und Y&sub4;' jeweils Wasserstoff, Halogen, -CH&sub3; oder -CF&sub3; bezeichnen.
worin R&sub7;' und R&sub8;' jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen enthalten kann, die durch -CHCN-, -C(CH&sub3;)CN-, -CHCl- oder -CHBr- ersetzt sein können, und ferner eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen mit Ausnahme von denen, die direkt an Z&sub7;' oder Z&sub8;' gebunden sind, enthalten kann, die durch -O-, - -, -O - oder - O- ersetzt sein können; A&sub4;'
bezeichnet; Z&sub7;' und Z&sub8;' jeweils eine Einfachbindung, -O-, - O-, -O - oder -O O- bezeichnen; X&sub5;' und X&sub6;' jeweils eine Einfachbindung, - O-, -O -, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- bezeichnen und a3 und b3 jeweils 0 oder 1 bedeuten, unter der Bedingung, daß a3 und b3 nicht gleichzeitig 0 bezeichnen können.
worin R&sub9;' eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnet; R&sub1;&sub0;' eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen bezeichnet; A&sub5;'
bezeichnet; A&sub6;'
bezeichnet; X&sub7;' eine Einfachbindung, - O-, -O -, -CH&sub2;O- oder -OCH&sub2;- bezeichnet; X&sub8;' eine Einfachbindung oder -CH&sub2; O- bezeichnet; Z&sub9;' eine Einfachbindung, -O-, - O-, -O - oder -O O- bezeichnet; Z&sub1;&sub0;' - O-, - O-CH&sub2;CH&sub2;-, -O CH&sub2;- oder -O-CH&sub2;CH&sub2;- bezeichnet und C* ein optisch aktives asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.
In den Formeln (IV) bis (VIII) können bevorzugte Verbindungen davon die einschließen, die durch die folgenden Formeln (IVa) bis (VIIIe) wiedergegeben werden:
Bei der Formulierung der Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, daß die mesomorphen Verbindungen der Formeln (I) und (II) insgesamt 1 bis 90 Masse%, vorzugsweise 2 bis 80 Masse% und vor allem 4 bis 80 Masse% der resultierenden Mischung bilden. Die Verbindung der Formel (I) und die Verbindung der Formel (II) können erwünschtermaßen in einem Massenverhältnis von 100:1 bis 1:100, vorzugsweise 70:1 bis 1:70 und vor allem 30:1 bis 1:30 enthalten sein.
Die vorstehend erwähnten proportionalen Beziehungen können auch in dem Fall erwünscht sein, daß von einer der Verbindungen oder von beiden Verbindungen der Formeln (I) und (II) zwei oder mehr Spezies verwendet werden.
Wenn die Verbindungen (I), (II) und (III) in Kombination verwendet werden, um die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, können diese Verbindungen erwünschtermaßen insgesamt 1 bis 99 Masse%, vorzugsweise 4 bis 90 Masse% und vor allem 6 bis 80 Masse% der resultierenden Flüssigkristallmischung bilden. Die Verbindungen der Formeln (I) und (II) insgesamt und die Verbindung der Formel (III) können erwünschtermaßen in einem Massenverhältnis von 1:30 bis 100:1, vorzugsweise 1:20 bis 50:1 und vor allem 1:10 bis 30:1 verwendet werden.
Die vorstehend in bezug auf die in Kombination verwendeten Verbindungen (I), (II) und (III) erwähnten proportionalen Beziehungen können wieder auch in dem Fall erwünscht sein, daß von einer oder zwei der Verbindungen oder von allen Verbindungen der Formeln (I), (II) und (III) zwei oder mehr Spezies verwendet werden.
Figur 1 ist eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der wie vorstehend beschrieben hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung zur Erläuterung ihrer Struktur.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 umfaßt die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung eine chirale smektische Flüssigkristallschicht 1, die zwischen einem Paar Glassubstraten 2 angeordnet ist, auf denen sich je eine lichtdurchlässige Elektrode 3 und eine isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht 4 befinden. Mit den Elektroden sind Anschlußleitungen 6 verbunden, um an die Flüssigkristallschicht 1 von einer Stromquelle 7 eine Steuerspannung anzulegen. Außerhalb der Substrate 2 ist ein Paar Polarisatoren 8 angeordnet, um Licht I&sub0;, das von einer Lichtquelle 9 her einfällt, unter Zusammenwirkung mit dem Flüssigkristall 1 zu modulieren und moduliertes Licht I zu erzeugen.
Jedes der zwei Glassubstrate 2 wird mit einer lichtdurchlässigen Elektrode 3, die aus einem Film aus In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2; oder ITO (Indiumzinnoxid) besteht, beschichtet, um eine Elektrodenplatte zu bilden. Ferner wird darauf eine isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht 4 gebildet, indem ein Film aus einem Polymer wie z.B. Polyimid mit Mull bzw. Gaze oder mit einem acetatfaserbesetzten Tuch gerieben wird, um die Flüssigkristallmoleküle in der Reibrichtung auszurichten. Ferner ist es auch möglich, die Ausrichtungseinstellungsschicht aus zwei Schichten zu bilden, indem z.B. zunächst eine isolierende Schicht aus einer anorganischen Substanz wie z.B. Siliciumnitrid, wasserstoffhaltigem Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, wasserstoffhaltigem Siliciumcarbid, Siliciumoxid, Bornitrid, wasserstoffhaltigem Bornitrid, Ceroxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid gebildet wird und darauf eine Ausrichtungseinstellungsschicht aus einer organischen isolierenden Substanz wie z.B. Polyvinylalkohol, Polyimid, Polyamidimid, Polyesterimid, Polyparaxylylen, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polystyrol, Celluloseharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz oder Photoresistharz gebildet wird. Es ist alternativ auch möglich, eine einzige Schicht in Form einer anorganischen isolierenden Ausrichtungseinstellungsschicht oder einer organischen isolierenden Ausrichtungseinstellungsschicht zu verwenden. Eine anorganische isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht kann durch Aufdampfung gebildet werden, während eine organische isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht gebildet werden kann, indem eine Lösung einer organischen isolierenden Substanz oder einer Vorstufe davon in einer Konzentration von 0,1 bis 20 Masse% und vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse% mittels Schleuderbeschichtung, Tauchbeschichtung, Siebdruck, Spritzauftrag oder Walzenauftrag aufgetragen wird, wonach unter vorgeschriebenen Härtungsbedingungen (z.B. durch Erhitzen) vernetzt oder gehärtet wird. Die isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht kann eine Dicke von im allgemeinen 30 Å bis 1 Mikrometer, vorzugsweise 40 bis 3000 Å und insbesondere 40 bis 1000 Å haben. Die zwei Glassubstrate 2 mit lichtdurchlässigen Elektroden 3 (die hierin zusammen als "Elektrodenplatten" bezeichnet werden können) und ferner mit ihren isolierenden Ausrichtungseinstellungsschichten 4 werden durch einen Abstandshalter 5 derart gehalten, daß sie einen vorgeschriebenen (jedoch beliebigen) Zwischenraum haben. Solch ein Zellenaufbau mit einem vorgeschriebenen Zwischenraum kann beispielsweise gebildet werden, indem Abstandshalter aus Siliciumdioxid- oder Aluminiumoxidperlen mit einem vorgeschriebenen Durchmesser zwischen zwei Glasplatten angeordnet werden und ihr Rand bzw. Umfang dann z.B. mit einem Epoxidharzklebstoff abgedichtet wird. Alternativ kann als Abstandshalter auch ein Polymerfilm oder ein Glasfaserstoff verwendet werden. Zwischen den zwei Glasplatten wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall eingeschlossen, um eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 1 mit einer Dicke von im allgemeinen 0,5 bis 20 Mikrometern und vorzugsweise 1 bis 5 Mikrometern zu bilden.
Der ferroelektrische Flüssigkristall, der durch die Mischung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, kann erwünschtermaßen in einem weiten Temperaturbereich, der Raumtemperatur einschließt (und vor allem an der Seite niedrigerer Temperaturen weit ist), eine SmC*-Phase (chirale smektische C-Phase) annehmen und zeigt auch eine weite Steuerspannungstoleranz und Steuertemperaturtoleranz, wenn er in einer Vorrichtung enthalten ist.
Um ein gutes Ausrichtungsverhalten zur Bildung einer gleichmäßigen Monodomäne zu zeigen, kann der ferroelektrische Flüssigkristall insbesondere eine Phasenübergangsreihe zeigen, die bei Abnahme der Temperatur folgende Phasen umfaßt: isotrope Phase - Ch-Phase (cholesterische Phase) - SmA-Phase (smektische A-Phase) - SmC*-Phase (chirale smektische C-Phase).
Die lichtdurchlässigen Elektroden 3 sind durch die Anschlußleitungen 6 mit der äußeren Stromquelle 7 verbunden. Ferner sind außerhalb der Glassubstrate 2 Polarisatoren 8 angebracht. Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung ist von durchlässiger Bauart und ist mit einer Lichtquelle 9 versehen.
Figur 2 ist eine schematische Abbildung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle (Flüssigkristallvorrichtung) zur Erläuterung ihres Betriebs. Die Bezugszahlen 21a und 21b bezeichnen Substrate (Glasplatten), auf denen jeweils eine lichtdurchlässige Elektrode aus z.B. In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indiumzinnoxid) usw. angeordnet ist. Ein Flüssigkristall in einer SmC*-Phase (chiralen smektischen C-Phase) oder einer SmH*-Phase (chiralen smektischen H-Phase), in dem Flüssigkristallmolekülschichten 22 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind, ist dazwischen angeordnet und hermetisch abgeschlossen. Ausgezogene Linien 23 zeigen Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkristallmolekül 23 hat ein Dipolmoment (P ) 24 in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung. Die Flüssigkristallmoleküle 23 bilden in der Richtung, in der sich die Substrate erstrecken, kontinuierlich eine schraubenförmige Struktur (Helixstruktur). Wenn zwischen den auf den Substraten 21a und 21b gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wird eine schraubenförmige Struktur des Flüssigkristallmoleküls 23 gelockert oder abgewickelt, wodurch die Richtung, in der die einzelnen Flüssigkristallmoleküle 23 ausgerichtet sind, derart verändert wird, daß alle Dipolmomente (P ) 24 in die Richtung des elektrischen Feldes gerichtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 23 haben eine längliche Gestalt und zeigen Brechungsanisotropie zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse. Es ist deshalb leicht zu verstehen, daß zum Beispiel dann, wenn auf der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren in der Art von gekreuzten Nicols, d.h., derart, daß sich ihre Polarisationsrichtungen kreuzen, angeordnet sind, die auf diese Weise angeordnete Flüssigkristallzelle als optische Flüssigkristall-Modulationsvorrichtung wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern.
Wenn die Flüssigkristallzelle ferner in einer ausreichend geringen Dicke (z.B. weniger als etwa 10 Mikrometer) hergestellt wird, ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle sogar in Abwesenheit eines elektrischen Feldes abgewikkelt, so daß eine nicht schraubenförmige Struktur bereitgestellt wird, wodurch das Dipolmoment einen der zwei Zustände annimmt, d.h., einen Zustand Pa in einer Richtung 34a nach oben oder einen Zustand Pb in einer Richtung 34b nach unten, wie es in Figur 3 gezeigt ist, so daß ein bistabiler Zustand erhalten wird. Wenn auf eine Zelle mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften durch Anwendung von Einrichtungen 31a und 31b zum Anlegen von Spannung ein elektrisches Feld Ea oder Eb einwirken gelassen wird, das höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, wobei sich Ea und Eb hinsichtlich ihrer Polarität unterscheiden, wie es in Figur 3 gezeigt ist, wird das Dipolmoment in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb entweder in die Richtung 34a nach oben oder in die Richtung 34b nach unten ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 33a oder in einem zweiten stabilen Zustand 33b orientiert.
Wenn der vorstehend erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall als optisches Modulationselement verwendet wird, können zwei Vorteile erzielt werden. Der erste besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch ist. Der zweite Vorteil ist, daß die Orientierung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird z.B. unter Bezugnahme auf Figur 3 näher erläutert. Wenn das elektrische Feld Ea auf die Flüssigkristallmoleküle einwirken gelassen wird, werden sie in den ersten stabilen Zustand 33a ausgerichtet. Dieser Zustand wird selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Andererseits werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 33b ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle verändert werden, wenn das elektrische Feld Eb, dessen Richtung der Richtung des elektrischen Felds Ea entgegengesetzt ist, auf die Moleküle einwirken gelassen wird. Dieser Zustand wird gleichermaßen selbst dann in stabiler Weise beibehalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Ferner befinden sich die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Ausrichtungszuständen, solange die Feldstärke des einwirkenden elektrischen Feldes Ea oder Eb einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
Auf Basis einer nachstehend beschriebenen Anordnung und von Datenformat umfassenden Bilddaten, die von Abtastzeilen-Adressendaten begleitet sind, und durch Befolgung der Übertragungssynchronisation unter Anwendung eines Synchronisationssignals (SYNC) wie in Figuren 9 und 10 gezeigt wird ein Flüssigkristall-Anzeigegerät der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei dem als Anzeigefeldabschnitt die Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Unter Bezugnahme auf Figur 9 umfaßt das ferroelektrische Flüssigkristall-Anzeigegerät 101 eine Graphik-Steuereinrichtung 102, ein Anzeigefeld 103, eine Abtastzeilen-Ansteuerungsschaltung 104, eine Datenzeilen-Ansteuerungsschaltung 105, einen Decodierer 106, einen Abtastsignalgenerator 107, ein Schieberegister 108, einen Zeilenspeicher 109, einen Datensignalgenerator 110, eine Ansteuerungsschaltung 111, eine Graphik-Zentralverarbeitungseinheit (GZVE) 112, eine Datenanbiete-Zentralverarbeitungseinheit (Datenanbiete-ZVE) 113 und einen Bilddatenspeicher (VRAM) 114.
Bilddaten werden in der Graphik-Steuereinrichtung 102 in einem Gerätekörper erzeugt und durch eine in Figuren 9 und 10 gezeigte Signalübertragungseinrichtung zu dem Anzeigefeld 103 übertragen. Die Graphik-Steuereinrichtung 102 umfaßt hauptsächlich die ZVA (Zentralverarbeitungseinheit, nachstehend als "GZVE" bezeichnet) 112 und den VRAM (Video-RAM, Schnellzugriffsspeicher für Bilddaten) 114 und ist für Verwaltung und Übertragung von Bilddaten zwischen der Datenanbiete-ZVA 113 und dem Flüssigkristall-Anzeigegerät (FLCD) 101 zuständig. Die Steuerung des Anzeigegeräts wird hauptsächlich in der Graphik-Steuereinrichtung 102 realisiert. An der Rückseite des Anzeigefeldes 103 ist eine Lichtquelle angeordnet.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele eingeschränkt ist.

Beispiel 1

Eine Flüssigkristallmischung A wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen vermischt wurden.
Eine Flüssigkristallmischung 1-A wurde hergestellt, indem die folgenden Beispielverbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen mit der vorstehend hergestellten Mischung vermischt wurden.
Die vorstehend hergestellte Flüssigkristallmischung 1-A wurde in Kombination mit einer in der folgenden Weise hergestellten Leerzelle verwendet, um eine Flüssigkristallvorrichtung herzustellen.
Es wurden zwei 0,7 mm dicke Glasplatten bereitgestellt und je mit einem ITO-Film beschichtet, um eine Elektrode zum Anlegen von Spannung zu bilden, die ferner mit einer isolierenden Schicht aus aufgedampftem SiO&sub2; beschichtet wurde. Auf die isolierende Schicht wurde durch 15sekündige Schleuderbeschichtung mit einer Drehzahl von 2000 U/min eine 0,2%ige Lösung eines Silan-Haftmittels (KBM-602, erhältlich von Shinetsu Kagaku K.K.) in Isopropylalkohol aufgebracht und 20 Minuten lang einer Heißhärtungsbehandlung bei 120 ºC unterzogen.
Ferner wurde jede Glasplatte, die mit einem ITO-Film versehen und in der vorstehend beschriebenen Weise behandelt worden war, durch eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung, die 15 Sekunden lang mit 3000 U/min rotierte, mit einer 1,0%igen Lösung einer Polyimidharzvorstufe (SP-510, erhältlich von Toray K.K.) in Dimethylacetamid beschichtet. Danach wurde der Beschichtungsfilm 60 min lang einer Heißhärtung bei 300 ºC unterzogen, wobei ein etwa 120 Å dicker Film erhalten wurde. Der Beschichtungsfilm wurde mit einem acetatfaserbesetzten Tuch gerieben. Die zwei auf diese Weise behandelten Glasplatten wurden mit Isopropylalkohol gewaschen. Nachdem Siliciumdioxidperlen mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 Mikrometern auf einer der Glasplatten verteilt worden waren, wurden die zwei Glasplatten mit einem Kleb- und Abdichtungsmittel (Lixon Bond, erhältlich von Chisso K.K.) derart aufeinandergebracht, daß ihre Reibrichtungen zueinander parallel waren, und zur Bildung einer Leerzelle 60 min lang bei 100 ºC erhitzt. Durch Messung mit einem Berek-Kompensator wurde gefunden, daß der Zellenzwischenraum etwa 1,5 Mikrometer betrug.
Dann wurde die vorstehend hergestellte Flüssigkristallmischung 1-A zu einer isotropen Flüssigkeit erhitzt und unter Vakuum in die vorstehend hergestellte Zelle eingespritzt und nach Abdichtung allmählich mit einer Geschwindigkeit von 20 ºC/Stunde auf 25 ºC abgekühlt, um eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung herzustellen.
Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV (= V&sub3; - V&sub1;) unterzogen, indem die unter Bezugnahme auf Figuren 4 und 5 beschriebenen Ansteuerungs-Kurvenformen (Ansteuerungsverhältnis = 1/3) angewandt wurden und Δt derart eingestellt wurde, daß ein V&sub1;-Wert von etwa 15 Volt erhalten wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Als ferner die Temperatur verändert wurde, während die Spannung (VS + VI) auf einen mittleren Wert innerhalb der Spannungstoleranz bei 25 ºC (d.h. auf einen mittleren Wert eines eine Ansteuerung zulassenden Spannungsbereichs) eingestellt wurde, betrug die Temperaturdifferenz, die eine Ansteuerung zuließ [nachstehend als "(Steuer)temperaturtoleranz" bezeichnet] ±4,2 ºC.
Ferner wurde während der Ansteuerung bei 25 ºC ein Kontrast von 10,3 erzielt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristallmischung 1-AI wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 2-25, 2-46 und 2-130 aus der Flüssigkristallmischung 1-A ausgelassen wurden, d.h. indem der Flüssigkristallmischung nur Beispielverbindungen Nrn. 1-37 und 1-106 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 1-AII wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 1-37 und 1-106 aus der Mischung 1-A ausgelassen wurden, d.h. indem der Mischung nur Beispielverbindungen Nrn. 2-25, 2-46 und 2-130 zugesetzt wurden.
Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen A, 1-AI und 1-AII wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 1-A die Mischung A, 1-AI bzw. 1-AII verwendet wurde, und einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen, wobei im übrigen in derselben Weise wie in Beispiel 1 verfahren wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC für A ±1,9 ºC, für 1-AI ±2,4 ºC und für 1-AII ±3,1 ºC.
Wie aus vorstehendem Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 1-A gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigte hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums ein besseres Verhalten.

Beispiel 2

Fünfzehn Arten von ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei genauso die in Beispiel 1 hergestellte Mischung 1-A verwendet wurde, außer daß 15 Arten von Ausrichtungsfilmen hergestellt wurden, indem drei Arten von Polyimidfilmen mit verschiedenen Dicken (d.h. 60 Å, 120 Å und 180 Å) mit einem acetatfaserbesetzten Tuch mit 5 verschiedenen Graden der Reibstärke (Ausrichtungseinstellungskraft) durch Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des acetatfaserbesetzten Tuches bei einer konstanten Preßbreite des Tuches gerieben wurden.
Die vorstehend hergestellten ferroelektrischen Flüsigkristallvorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in den Vorrichtungen mit einem Mikroskop unterzogen. Die Ergebnisse der Beobachtung werden nachstehend gezeigt.
*1: Ein höherer Grad der Reibstärke ist durch eine niedrigere Bewegungsgeschwindigkeit des Reibtuches (z.B. eine längere Reibdauer) gegeben. Die jeweiligen Grade der Reibstärke entsprachen den folgenden Bewegungsgeschwindigkeiten des Reibtuches:
1: 70 mm/s, 2: 60 mm/s, 3: 50 mm/s, 4: 40 mm/s, 5: 30 mm/s.
*2: Die in Beispiel 1 angewandte Vorrichtung.
Die Bewertungsmaßstäbe der Ausrichtungszustände waren wie folgt:
: Es wurden keine Ausrichtungsfehler beobachtet, und es wurde eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten beobachtet.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.

Vergleichsbeispiel 2

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen A, 1-AI und 1-AII wurden hergestellt, indem anstelle der in Beispiel 1 hergestellten Mischung 1-A Mischung A bzw. die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Mischung 1-AI bzw. 1-AII verwendet wurde, wobei ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 2 vorgegangen wurde. Die Vorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in der Vorrichtung unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt. < Vorrichtung A> < Vorrichtung 1-AI> < Vorrichtung 1-AII>
*1: Die in Vergleichsbeispiel 1 angewandte Vorrichtung.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.
Δ: Ausrichtungszustände sahen wie eine gleichmäßige Monodomäne aus, jedoch wurden über den gesamten Bereich um Siliciumdioxidperlen herum Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet und in einem Teil einer Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet.
×: Es wurden in beträchtlichem Maße Zickzackfehler beobachtet.
#: Es wurden im wesentlichen über eine gesamte Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet, und es resultierten ungleichmäßige Ausrichtungszustände.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 1-A gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten, wenn die Mischung in der Vorrichtung verwendet wurde.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 und aus dem vorstehenden Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 hervorgeht, sind ferner durch Verwendung der Flüssigkristallmischung 1-A gemäß der vorliegenden Erfindung einige Hindernisse für die Kommerzialisierung einer praktisch anwendbaren ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung beseitigt worden.

Beispiel 3

Eine Flüssigkristallmischung 3-A wurde hergestellt, indem die folgenden Beispielverbindungen in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung A vermischt wurden.
Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die vorstehende Flüssigkristallmischung 3-A verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC ±4,1 ºC. Während der Ansteuerung bei der Temperatur wurde ein Kontrast von 10,4 erzielt.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Flüssigkristallmischung 3-AI wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 2-25, 2-46 und 2-130 aus der Flüssigkristallmischung 3-A ausgelassen wurden, d.h. indem der Flüssigkristallmischung A nur Beispielverbindungen Nrn. 1-37, 1-106, 3- 31 und 3-58 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 3-AII wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 1-46 und 1-79 aus der Mischung 3-A ausgelassen wurden, d.h. indem der Mischung A nur Beispielverbindungen Nrn. 2-25, 2-46, 2-130, 3-31 und 3-58 zugesetzt wurden.
Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen A, 3-AI und 3-AII wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 3-A die Mischung A, 3-AI bzw. 3-AII verwendet wurde, und einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen, wobei im übrigen in derselben Weise wie in Beispiel 3 verfahren wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC für A ±1,9 ºC, für 3-AI ±2,5 ºC und für 3-AII ±3,1 ºC.
Wie aus vorstehendem Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 3-A gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigte hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums ein besseres Verhalten.

Beispiel 4

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die in Beispiel 3 hergestellte Mischung 3-A verwendet wurde.
Die vorstehend hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in den Vorrichtungen mit einem Mikroskop unterzogen. Die Ergebnisse der Beobachtung sind nachstehend gezeigt.
*1: Die in Beispiel 3 angewandte Vorrichtung.
: Es wurden keine Ausrichtungsfehler beobachtet, und es wurde eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten beobachtet.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.

Vergleichsbeispiel 4

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen A, 3-AI und 3-AII wurden hergestellt, indem anstelle der in Beispiel 3 hergestellten Mischung 3-A Mischung A bzw. die in Vergleichsbeispiel 3 hergestellte Mischung 3-AI bzw. 3-AII verwendet wurde, wobei ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 2 vorgegangen wurde. Die Vorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in der Vorrichtung unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt. < Vorrichtung A> < Vorrichtung 3-AI> < Vorrichtung 3-AII>
*1: Die in Vergleichsbeispiel 3 angewandte Vorrichtung.
In Vorstehendem sind , Δ, × und # dieselben wie in dem vorstehend erwähnten Vergleichsbeispiel 2 definiert.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 3-A gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten, wenn die Mischung in der Vorrichtung verwendet wurde.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 und aus dem vorstehenden Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 hervorgeht, sind ferner durch Verwendung der Flüssigkristallmischung 3-A gemäß der vorliegenden Erfindung Hindernisse für die Kommerzialisierung einer praktisch anwendbaren ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung beseitigt worden.

Beispiel 5

Eine Flüssigkristallmischung B wurde hergestellt, indem die folgenden Verbindungen in den jeweils angegebeben Anteilen vermischt wurden.
Eine Flüssigkristallmischung 5-B wurde hergestellt, indem die folgenden Beispielverbindungen in den jeweils angegebenen Anteilen mit der vorstehend hergestellten Mischung B vermischt wurden.
Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung 5-B wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß anstelle der Mischung 1-A die Flüssigkristallmischung 5-B verwendet wurde. Die Vorrichtung wurde einer Messung der Steuerspannungstoleranz unterzogen. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC ±4,1 ºC. Während der Ansteuerung bei der Temperatur wurde ein Kontrast von 10,4 erzielt.

Vergleichsbeispiel 5

Eine Flüssigkristallmischung 5-BI wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 2-43, 2-47, 2-96 und 2-109 aus der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-B ausgelassen wurden, d.h. indem der Flüssigkristallmischung B nur Beispielverbindungen Nrn. 1-8, 1-55, 1-58 und 1-105 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 5-BII wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 1-8, 1-55, 1-58 und 1-105 aus der Mischung 5-B ausgelassen wurden, d.h. indem der Mischung B nur Beispielverbindungen Nrn. 2-43, 2-47, 2-96 und 2-109 zugesetzt wurden.
Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen B, 5-BI und 5-BII wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 5-B die Mischung B, 5-BI bzw. 5-BII verwendet wurde, und einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen, wobei im übrigen in derselben Weise wie in Beispiel 5 verfahren wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC für B ±1,8 ºC, für 5-BI ±2,7 ºC und für 5-BII ±3,1 ºC.
Wie aus vorstehendem Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 5-B gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigte hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums ein besseres Verhalten.

Beispiel 6

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die in Beispiel 5 hergestellte Mischung 5-B verwendet wurde.
Die vorstehend hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in den Vorrichtungen mit einem Mikroskop unterzogen. Die Ergebnisse der Beobachtung sind nachstehend gezeigt.
*1: Die in Beispiel 5 angewandte Vorrichtung.
: Es wurden keine Ausrichtungsfehler beobachtet, und es wurde eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten beobachtet.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.

Vergleichsbeispiel 6

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen B, 5-BI und 5-BII wurden hergestellt, indem anstelle der in Beispiel 5 hergestellten Mischung 5-B Mischung B bzw. die in Vergleichsbeispiel hergestellte Mischung 5-BI bzw. 5-BII verwendet wurde, wobei ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 6 vorgegangen wurde. Die Vorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in der Vorrichtung unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt. < Vorrichtung B> < Vorrichtung 5-BI> < Vorrichtung 5-BII>
*1: Die in Vergleichsbeispiel 5 angewandte Vorrichtung.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.
Δ: Ausrichtungszustände sahen wie eine gleichmäßige Monodomäne aus, jedoch wurden über den gesamten Bereich um Siliciumdioxidperlen herum Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet und in einem Teil einer Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet.
×: Es wurden in beträchtlichem Maße Zickzackfehler beobachtet.
#: Es wurden im wesentlichen über eine gesamte Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet, und es resultierten ungleichmäßige Ausrichtungszustände.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 6 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 5-B gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten, wenn die Mischung in der Vorrichtung verwendet wurde.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5 und aus dem vorstehenden Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 6 hervorgeht, sind ferner durch Verwendung der Flüssigkristallmischung 5-B gemäß der vorliegenden Erfindung einige Hindernisse für die Kommerzialisierung einer praktisch anwendbaren ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung beseitigt worden.

Beispiel 7

Eine Flüssigkristallmischung 7-B wurde hergestellt, indem die folgenden Beispielverbindungen in den angegebenen Anteilen mit der in Beispiel 5 hergestellten Flüssigkristallmischung 5-B vermischt wurden.
Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die vorstehende Flüssigkristallmischung 7-B verwendet wurde, und die Vorrichtung wurde einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen. Die Ergebnisse der Messung sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC ±4,0 ºC. Während der Ansteuerung bei der Temperatur wurde ein Kontrast von 10,3 erzielt.

Vergleichsbeispiel 7

Eine Flüssigkristallmischung 7-BI wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 2-43, 2-47, 2-96 und 2-109 aus der in Beispiel 7 hergestellten Flüssigkristallmischung 7-B ausgelassen wurden, d.h. indem der Flüssigkristallmischung B nur Beispielverbindungen Nrn. 1-8, 1-55, 1-58, 1-105, 3-42, 3-61 und 3-70 zugesetzt wurden, und eine Flüssigkristallmischung 7-BII wurde hergestellt, indem Beispielverbindungen Nrn. 1-8, 1-55, 1-58 und 1-105 aus der Mischung 7-B ausgelassen wurden, d.h. indem der Mischung B nur Beispielverbindungen Nrn. 2-43, 2-47, 2-96, 2-109, 3-42, 3-61 und 3-70 zugesetzt wurden.
Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen B, 7-BI und 7-BII wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 7-B die Mischung B, 7-BI bzw. 7-BII verwendet wurde, und einer Messung der Steuerspannungstoleranz ΔV unterzogen, wobei im übrigen in derselben Weise wie in Beispiel 7 verfahren wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Ferner betrug die Steuertemperaturtoleranz in bezug auf 25 ºC für B ±1,8 ºC, für 7-BI ±2,6 ºC und für 7-BII ±3,1 ºC.
Wie aus vorstehendem Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 7 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 7-B gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigte hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums ein besseres Verhalten.

Beispiel 8

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die in Beispiel 7 hergestellte Mischung 7-B verwendet wurde.
Die vorstehend hergestellten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in den Vorrichtungen unterzogen. Die Ergebnisse der Beobachtung sind nachstehend gezeigt.
*1: Die in Beispiel 7 angewandte Vorrichtung.
: Es wurden keine Ausrichtungsfehler beobachtet, und es wurde eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten beobachtet.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.

Vergleichsbeispiel 8

Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen B, 7-BI und 7-BII wurden hergestellt, indem anstelle der in Beispiel 7 hergestellten Mischung 7-B Mischung B bzw. die in Vergleichsbeispiel 7 hergestellte Mischung 7-BI bzw. 7-BII verwendet wurde, wobei ansonsten in derselben Weise wie in Beispiel 8 vorgegangen wurde. Die Vorrichtungen wurden einer Beobachtung von Ausrichtungszuständen in der Vorrichtung unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt. < Vorrichtung B> < Vorrichtung 7-BI> < Vorrichtung 7-BII>
*1: Die in Vergleichsbeispiel 7 angewandte Vorrichtung.
: In einem Teil eines Bereichs um Siliciumdioxidperlen herum wurden in geringem Maße Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet.
Δ: Ausrichtungszustände sahen wie eine gleichmäßige Monodomäne aus, jedoch wurden über den gesamten Bereich um Siliciumdioxidperlen herum Ausrichtungsfehler in Form von Streifen beobachtet und in einem Teil einer Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet.
×: Es wurden in beträchtlichem Maße Zickzackfehler beobachtet.
#: Es wurden im wesentlichen über eine gesamte Anzeigefläche Zickzackfehler beobachtet, und es resultierten ungleichmäßige Ausrichtungszustände.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 8 ersichtlich ist, lieferte die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung 7-B gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten, wenn die Mischung in der Vorrichtung verwendet wurde.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 7 und aus dem vorstehenden Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 8 hervorgeht, sind ferner durch Verwendung der Flüssigkristallmischung 7-B gemäß der vorliegenden Erfindung einige Hindernisse für die Kommerzialisierung einer praktisch anwendbaren ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung beseitigt worden.

Beispiel 9

Eine Leerzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei für jede Elektrodenplatte anstelle der 1,5%igen Lösung einer Polyimidharzvorstufe in Dimethylacetamid eine 2%ige wäßrige Lösung eines Polyvinylalkoholharzes (PVA-117, erhältlich von Kuraray K.K.) verwendet wurde. Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde hergestellt, indem die Leerzelle mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A gefüllt wurde. Die Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 einer Messung der Steuerspannungstoleranz und der Steuertemperaturtoleranz unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.

Beispiel 10

Eine Leerzelle wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die SiO&sub2;-Schicht weggelassen wurde, um auf jeder Elektrodenplatte eine Ausrichtungseinstellungsschicht zu bilden, die nur aus der Polyimidharzschicht bestand. Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung wurde hergestellt, indem so eine Leerzelle mit der in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristallmischung 1-A gefüllt wurde. Die Flüssigkristallvorrichtung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 einer Messung der Steuerspannungstoleranz und der Steuertemperaturtoleranz unterzogen. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
Wie aus den vorstehenden Beispielen 9 und 10 ersichtlich ist, lieferte die Vorrichtung, die die ferroelektrische Flüssigkristallmischung 1-A gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, auch im Fall einer anderen Vorrichtungsstruktur weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigte hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums ein besseres Verhalten.

Beispiele 11 bis 21

Flüssigkristallmischungen 11-A bis 16-A und 17-B bis 21-B wurden hergestellt, indem die Beispielverbindungen und die Flüssigkristallmischungen, die in Beispiel 1 und 5 verwendet wurden, durch die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Beispielverbindungen und Flüssigkristallmischungen ersetzt wurden. Ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen wurden hergestellt, indem anstelle der Mischung 1-A jeweils diese Mischungen verwendet wurden, und in derselben Weise wie in Beispiel 1 einer Messung von Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und einer Beobachtung von Umschaltzuständen unterzogen. Bei den Vorrichtungen wurde eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten beobachtet. Die Ergebnisse der Messung sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung)
Wie aus den vorstehenden Beispielen 11 bis 21 ersichtlich ist, lieferten die ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtungen, die die Flüssigkristallmischungen 11-A bis 16-A und 17-B bis 21-B gemäß der vorliegenden Erfindung enthielten, weitere Steuerspannungs- und Steuertemperaturtoleranzen und zeigten ein gutes Ausrichtungsverhalten und ein besseres Verhalten hinsichtlich der Beibehaltung guter Bilder trotz Änderungen der Umgebungstemperatur und des Zellenzwischenraums.
Ferner zeigte die Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung enthielt, eine verminderte Temperaturabhängigkeit der Ansprechgeschwindigkeit [ein kleineres Verhältnis der eingestellten Δt-Werte (10 ºC/ 40 ºC)].
Somit ist durch Verwendung der Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung eine baldige Kommerzialisierung einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der die Ferroelektrizität eines Flüssigkristalls ausgenutzt wird, zu erwarten.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristallmischung bereitgestellt, die durch einfache Reibungsbehandlung leicht ausgerichtet wird und eine Monodomäne mit einem guten und gleichmäßigen Ausrichtungsverhalten und ohne Fehler liefert.
Ferner zeigt die Flüssigkristallvorrichtung, bei der so eine Flüssigkristallmischung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein gutes Umschaltverhalten und liefert eine weitere Steuerspannungstoleranz und eine weitere Steuertemperaturtoleranz, die selbst in dem Fall eine zufriedenstellende Ansteuerung aller bzw. ganzer Bildelemente erlauben, daß über eine Anzeigefläche, die die Bildelemente einer Flüssigkristallvorrichtung umfaßt, ein bestimmter Grad der Temperaturschwankung vorhanden ist.
Des weiteren werden gemäß der vorliegenden Erfindung ein Anzeigegerät und ein Anzeigeverfahren, bei denen die vorstehend beschriebene Flüssigkristallvorrichtung als Anzeigeeinheit angewendet wird, die in Kombination mit einer Lichtquelle, einer Ansteuerungsschaltung usw. ein gutes Anzeigeverhalten liefert, bereitgestellt.

Claims

1. Flüssigkristallmischung, die

mindestens eine mesomorphe Verbindung, die durch die folgende Formel (I) wiedergegeben wird:

worin R¹ und R² unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen, die durch mindestens eine Art von -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- oder -CH(X)- ersetzt sein können, unter der Bedingung, daß -O- nicht direkt an -O- gebunden sein kann und X Halogen bezeichnet, enthalten kann; Z¹ -COO- oder -CH&sub2;O bezeichnet; X¹ und X² unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CO- oder -OCOO- bezeichnen; A¹ eine Einfachbindung,

bezeichnet und Y¹ und Y² unabhängig Wasserstoff, Halogen, CH&sub3;- oder CF&sub3;- bezeichnen; und

mindestens eine mesomorphe Verbindung, die durch die folgende Formel (II) wiedergegeben wird, umfaßt:

R³-X³-A²-B-A³-X&sup4;-R&sup4; (II),

worin R³ und R&sup4; unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen, die durch mindestens eine Art von -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- oder -CH(X)- ersetzt sein können, unter der Bedingung, daß -O- nicht direkt an -O- gebunden sein kann und X Halogen bezeichnet, enthalten kann; X³ und X&sup4; unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO- oder -CO- bezeichnen; B

bezeichnet; A² eine Einfachbindung,

bezeichnet; A³ eine Einfachbindung, -A&sup4;- oder -A&sup4;-A&sup5;- bezeichnet, worin A&sup4; und A&sup5; unabhängig A²,

bezeichnen; und Y³ und Y&sup4; unabhängig Wasserstoff, F, Cl, Br, -CH&sub3;, -CN oder -CF&sub3; bezeichnen.

2. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, die ferner eine mesomorphe Verbindung umfaßt, die durch die folgende Formel (III) wiedergegeben wird:

worin R&sup5; eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die wahlweise einen Substituenten haben kann; X&sup5; eine Einfachbindung, -O-, -COO- oder -OCO- bezeichnet; Z² eine Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -COS- oder -SCO- bezeichnet; X&sup6; -OCH&sub2;-, -COOCH&sub2;-, -OCO- oder O(CH&sub2;)kO-CH&sub2;-, worin k eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, bezeichnet;

bezeichnet und u eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist.

3. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, bei der die mesomorphe Verbindung der Formel (I) durch irgendeine der folgenden Formeln (Ia) und (Ic) bis (Ie) wiedergegeben wird:

worin R¹ und R² unabhängig eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnen, die eine Methylengruppe oder zwei oder mehr nicht benachbarte Methylengruppen, die durch mindestens eine Art von -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- oder -CH(X)- ersetzt sein können, unter der Bedingung, daß -O- nicht direkt an -O- gebunden sein kann und X Halogen bezeichnet, enthalten kann; X¹ und X² unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -OCO-, -CO- oder -OCOO- bezeichnen und Y¹ und Y² unabhängig Wasserstoff, Halogen, CH&sub3;- oder CF&sub3;- bezeichnen.

4. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, bei der R¹ und R² in der Formel (I) jeweils irgendeine der folgenden Gruppen (I-i) bis (I-iv) bezeichnen:

(I-i) eine n-Alkylgruppe mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen;

(I-ii)

worin m' eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n' eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist;

(I-iii)

worin r' eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist, s' 0 oder 1 ist und t' eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist; und

(I-iv)

worin p' 0 oder 1 ist, x' eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist und C* ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.

5. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, bei der die mesomorphe Verbindung der Formel (II) durch irgendeine der folgenden Formeln (IIa) bis (IIg) wiedergegeben wird:

bezeichnet und Y³ und Y&sup4; unabhängig Wasserstoff, Halogen, F, Cl, Br, -CH&sub3;, -CN oder -CF&sub3; bezeichnen.

6. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 5, bei der B in den Formeln (IIa) bis (IIg)

bezeichnet.

7. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 5, bei der X³ und X&sup4; in den Formeln (IIa) bis (IIg) unabhängig eine Einfachbindung, -O-, -COO- oder -OCO- bezeichnen.

8. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 5, bei der Y³ und Y&sup4; in den Formeln (IIa) bis (IIg) unabhängig Cl oder F bezeichnen.

9. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, bei der R³ und R&sup4; in der Formel (II) unabhängig irgendeine der folgenden Formeln (II-i) bis (II-iv) bezeichnen:

(II-i) eine n-Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen;

(II-ii)

worin m eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist und n eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist;

(II-iii)

worin r eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist, s 0 oder 1 ist und t eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist; und

(II-iv)

worin p 0 oder 1 ist und x eine ganze Zahl von 4 bis 14 ist.

10. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 2, bei der die mesomorphe Verbindung der Formel (III) durch irgendeine der folgenden Formeln (III-a) bis (III-f) wiedergegeben wird:

worin R&sup5; eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die wahlweise einen Substituenten haben kann; X&sup5; eine Einfachbindung, -O-, -COO- oder -OCO- bezeichnet; X&sup6; -OCH&sub2;-, -COOCH&sub2;-, -OCO- oder -O-(CH&sub2;)k-O-CH&sub2;-, worin k eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, bezeichnet und u eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist.

11. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 10, bei der X&sup5; und X&sup6; in den Formeln (III-a) bis (III-f) irgendeine der folgenden Kombinationen (III-i) bis (III-v) bezeichnen:

(III-i) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -O-CH&sub2;-;

(III-ii) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -COO-CH&sub2;-;

(III-iii) X&sup5; ist eine Einfachbindung, und X&sup6; ist -OCO-;

(III-iv) X&sup5; ist -O-, und X&sup6; ist -O-CH&sub2;-; und

(III-v) X&sup5; ist -O-, und X&sup6; ist -COOCH&sub2;-.

12. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, die insgesamt 1 bis 90 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I) und (II) umfaßt.

13. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, die insgesamt 2 bis 80 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I) und (II) umfaßt.

14. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1, die insgesamt 4 bis 80 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I) und (II) umfaßt.

15. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 2, die insgesamt 1 bis 99 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I), (II) und (III) umfaßt.

16. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 2, die insgesamt 4 bis 90 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I), (II) und (III) umfaßt.

17. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 2, die insgesamt 6 bis 80 Masse% der mesomorphen Verbindungen der Formeln (I), (II) und (III) umfaßt.

18. Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1 oder 2, die eine chirale smektische Phase hat.

19. Flüssigkristallvorrichtung, die ein Paar Elektrodenplatten und eine Flüssigkristallmischung nach Anspruch 1 oder 2, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet ist, umfaßt.

20. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 19, die ferner eine isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht umfaßt.

21. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 20, bei der die isolierende Ausrichtungseinstellungsschicht gerieben worden ist.

22. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Flüssigkristallmischung in einer Dicke angeordnet ist, die die Bildung einer schraubenförmigen Struktur von Flüssigkristallmolekülen zwischen den Elektrodenplatten unterdrückt.

23. Anzeigegerät, das eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 19 und eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung für die Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung umfaßt.

24. Anzeigegerät, das eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 23, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung für die Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung und eine Steuerschaltung umfaßt.

25. Anzeigegerät, das eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 23, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung für die Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung und eine Lichtquelle umfaßt.

26. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Flüssigkristallmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 bereitgestellt wird und

die Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen durch Anlegen von Spannung an die Flüssigkristallmischung umgeschaltet wird, um eine Anzeige zu bewirken.

27. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Fiüssigkristallmischung nach Anspruch 18 bereitgestellt wird und

28. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 19 bereitgestellt wird und

die Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen durch Anlegen von Spannung an die Flüssigkristallmischung, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet ist, umgeschaltet wird, um eine Anzeige zu bewirken.

29. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 20 bereitgestellt wird und

30. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 21 bereitgestellt wird und

31. Anzeigeverfahren, bei dem

eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 22 bereitgestellt wird und