JP4272733B2 - 液晶組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なチオフェン化合物を含有する液晶組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶は電気光学素子として種々の分野で応用されている。現在実用化されている液晶素子はほとんどが、例えばエム シャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュ ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著“アプライド フィジックス レターズ”（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ”）Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）Ｐ．１２７〜１２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型の液晶を用いたものである。
【０００３】
これらは、液晶の誘電的配列効果に基づいており、液晶分子の誘電異方性のために平均分子軸方向が、加えられた電場により特定の方向に向く効果を利用している。これらの素子の光学的な応答速度の限界はミリ秒であるといわれ、多くの応用のためには遅すぎる。
【０００４】
一方、大型平面ディスプレイへの応用では、価格、生産性などを考え合わせると単純マトリクス方式による駆動が最も有力である。単純マトリクス方式においては、走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構成した電極構成が採用され、その駆動のためには、走査電極群に順次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には所定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選択印加する時分割駆動方式が採用されている。
【０００５】
しかし、この様な駆動方式の素子に前述したＴＮ型の液晶を採用すると走査電極が選択され、信号電極が選択されない領域、或いは走査電極が選択されず、信号電極が選択される領域（所謂“半選択点”）にも有限に電界がかかってしまう。
【０００６】
選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに要する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定されるならば、表示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数（Ｎ）を増加して行なった場合、画面全体（１フレーム）を走査する間に一つの選択点に有効な電界がかかっている時間（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少してしまう。
【０００７】
このために、くり返し走査を行なった場合の選択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は、走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的には画像コントラストの低下やクロストークが避け難い欠点となっている。
【０００８】
この様な現象は、双安定性を有さない液晶（電極面に対し、液晶分子が水平に配向しているのが安定状態であり、電界が有効に印加されている間のみ垂直に配向する）を時間的蓄積効果を利用して駆動する（即ち、繰り返し走査する）ときに生ずる本質的には避け難い問題点である。
【０００９】
この点を改良する為に、電圧平均化法、２周波駆動法や、多重マトリクス法等が既に提案されているが、いずれの方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や高密度化は、走査線数が充分に増やせないことによって頭打ちになっているのが現状である。
【００１０】
この様な従来型の液晶素子の欠点を改善するものとして、双安定性を有する液晶素子の使用がクラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４，３６７，９２４号明細書等）。
双安定性液晶としては、一般にカイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ^* 相）又はＨ相（ＳｍＨ^* 相）を有する強誘電性液晶が用いられる。
【００１１】
この強誘電性液晶は電界に対して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態からなる双安定状態を有し、従って前述のＴＮ型の液晶で用いられた光学変調素子とは異なり、例えば一方の電界ベクトルに対して第１の光学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第２の光学的安定状態に液晶が配向されている。また、この型の液晶は、加えられる電界に応答して、上記２つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印加のないときはその状態を維持する性質（双安定性）を有する。
【００１２】
以上の様な双安定性を有する特徴に加えて、強誘電性液晶は高速応答性であるという優れた特徴を持つ。それは強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場が直接作用して配向状態の転移を誘起するためであり、誘電率異方性と電場の作用による応答速度より３〜４オーダー速い。
【００１３】
この様に強誘電性液晶はきわめて優れた特性を潜在的に有しており、このような性質を利用することにより、上述した従来のＴＮ型素子の問題点の多くに対して、かなり本質的な改善が得られる。特に、高速光学光シャッターや高密度、大画面ディスプレイへの応用が期待される。このため強誘電性を持つ液晶材料に関しては広く研究がなされているが、現在までに開発された強誘電性液晶材料は、低温作動特性、高速応答性、コントラスト等を含めて液晶素子に用いる十分な特性を備えているとは言い難い。
【００１４】
応答時間τと自発分極の大きさＰｓおよび粘度ηの間には、下記の式［１］
【００１５】
【数１】

（ただし、Ｅは印加電界である。）
の関係が存在する。
【００１６】
したがって、応答速度を速くするには、
（ア）自発分極の大きさＰｓを大きくする
（イ）粘度ηを小さくする
（ウ）印加電界Ｅを大きくする
方法がある。
【００１７】
しかし印加電界は、ＩＣ等で駆動するため上限があり、出来るだけ低い方が望ましい。よって、実際には粘度ηを小さくするか、自発分極の大きさＰｓの値を大きくする必要がある。
【００１８】
一般的に自発分極の大きい強誘電性カイラルスメクチック液晶化合物においては、自発分極のもたらすセルの内部電界も大きく、双安定状態をとり得る素子構成への制約が多くなる傾向にある。又、いたずらに自発分極を大きくしても、それにつれて粘度も大きくなる傾向にあり、結果的には応答速度はあまり速くならないことが考えられる。
【００１９】
また、実際のディスプレイとしての使用温度範囲が例えば５〜４０℃程度とした場合、応答速度の変化が一般に２０倍程もあり、駆動電圧および周波数による調節の限界を越えているのが現状である。
【００２０】
また、一般に、液晶の複屈折を利用した液晶素子の場合、直交ニコル下での透過率は、下記の［２］式で表わされる。
【００２１】
【数２】

【００２２】
［２］式中、Ｉ₀は入射光強度、Ｉは透過光強度、θ_aは以下で定義される見かけのチルト角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層の膜厚そして、λは入射光の波長である。
【００２３】
前述の非らせん構造におけるチルト角θ_aは、第１と第２の配向状態でのねじれ配列した液晶分子の平均分子軸方向の角度として現われることになる。［２］式によれば、見かけのチルト角θ_aが２２．５°の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実現する非らせん構造でのチルト角θ_aは２２．５°にできる限り近いことが必要である。
【００２４】
また、最近ではチャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有するカイラルスメクチック反強誘電性液晶素子も提案されている（ジャパニーズ ジャーナルオブ アプライド フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第２７巻、１９８８年Ｌ７２９頁）。そして、最近この反強誘電液晶材料のうち、ヒステリシスが小さく、階調表示に有利な特性を有するＶ字型応答特性が発見された（たとえば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ１ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第３６巻、１９９７年、３５８６頁）。これをアクティブマトリクスタイプの液晶素子とし、高速のディスプレイを実現しようという提案もされている（特開平９−５００４９号公報）。
【００２５】
しかしながら、このようなカイラルスメクチック液晶素子においては、たとえば「強誘電液晶の構造と物性」（コロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載されているように、ジグザグ状あるいは筋状の配向欠陥が発生してコントラストを著しく低下させるという問題があり、一部の液晶素子においてはかなり改善されているものがあるが、その改善手法はオールマイティーでなく、カイラルスメクチック液晶の配向性の改善は強く求められている。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のクラークとラガウォールによって発表された双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して適用した場合には、下記の如き問題点を有し、コントラスト低下の原因となっている。
【００２７】
第１に、従来のラビング処理したポリイミド膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角θ_a（２つの安定状態の分子軸のなす角度の１／２）が強誘電性液晶でのチルト角（後述の図４に示す三角錐の頂角の１／２の角度θ）と較べて小さくなっている為に透過率が低い。
【００２８】
第２に電界を印加しないスタテック状態におけるコントラストは高くても、電圧を印加して駆動表示を行った場合に、マトリックス駆動における非選択期間の微少電界により液晶分子が揺らぐ為に黒が淡くなる。
【００２９】
以上述べたように強誘電性液晶素子を実用化する為には、高速応答性を有し、応答速度の温度依存性が小さく、かつコントラストの高いカイラルスメクチック相を示す液晶組成物が要求される。更にディスプレイの均一なスイッチング、良好な視角特性、低温保存性、駆動ＩＣヘの負荷の軽減等のために液晶組成物の自発分極、カイラルスメクチックＣピッチ、コレステリックピッチ、液晶相をとる温度範囲、光学異方性、チルト角、誘電異方性などを適正化する必要がある。
【００３１】
本発明の目的は、反強誘電液晶素子において、優れた均一配向性を有する液晶組成物を提供しようとするものである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、下記化学式（Ａ）で表わされるチオフェン化合物と、下記化学式（Ｂ）で表わされるフェリ誘電性化合物とを混合してなり、反強誘電性相を有することを特徴とする液晶組成物である。
【化２８】

但し、略基は以下の基を示す。
【化２９】

【００３３】
【化２】

【００３７】
Ｂ₁、Ｂ₂は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＨ₂Ｏ−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−である。］
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明は、下記一般式（Ｉ）で表わされる化合物からなるチオフェン化合物、該チオフェン化合物を含有する液晶組成物及び該液晶組成物を一対の電極基板間に配置してなる液晶素子ならびにそれらを用いた表示装置及び表示方法を提供するものである。
【００４７】
【化３】

【００４８】
一般式（Ｉ）において、Ｒ₁、Ｒ₂は炭素原子数が１から２０、好ましくは炭素原子数４〜１５である直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。但し、該アルキル基中の１つもしくは２つ以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ＊ＨＦ−、−Ｃ＊Ｈ（ＣＦ₃）−に置き換えられていても良い。＊は不斉炭素である。
【００４９】
Ａ_１、Ａ_２はそれぞれ単独に無置換あるいは１個または２個の置換基（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＨ_３ 、ＣＦ_３ ）を有する１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、１，４−シクロヘキシレン、１，３，２−ジオキサボリナン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール２，６−ジイル、ベンゾチアゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、キノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロ−２，６−ナフチレン、２，６−ナフチレン、インダン−２，５−ジイル、２−アルキルインダン−２，５−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、クマラン−２，５−ジイル、２−アルキルクマラン−２，５−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイルから選ばれる。
【００５０】
また、Ａ_３、Ａ_４はそれぞれ単独に単結合または無置換あるいは１個または２個の置換基（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＨ_３ 、ＣＦ_３ ）を有する１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル、１，４−シクロヘキシレン、１，３，２−ジオキサボリナン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール−２，５−ジイル、ベンゾオキサゾール２，６−ジイル、ベンゾチアゾール−２，５−ジイル、ベンゾチアゾール−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、キノキサリン−２，６−ジイル、キノリン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロ−２，６−ナフチレン、２，６−ナフチレン、インダン−２，５−ジイル、２−アルキルインダン−２，５−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、クマラン−２，５−ジイル、２−アルキルクマラン−２，５−ジイル（アルキル基は炭素原子数１から１８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイルから選ばれる。但しＡ_１、Ａ_２の少なくとも１方はチオフェン−２，５−ジイルであり、かつＡ_３、Ａ_４のうち少なくとも１方は１，２，３，４−テトラヒドロ−２，６−ナフチレンである。
【００５１】
Ｂ₁、Ｂ₂は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＣＨ₂Ｏ−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−である。］
【００５２】
前記チオフェン化合物のうち液晶相の温度幅、混和性、粘性、配向性などの観点からＡ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄のいずれか１個が単結合である化合物が好ましい。さらに、Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄のいずれか１個が単結合であり、かつＡ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄のいずれか１個が無置換あるいは１個または２個の置換基（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＨ₃、ＣＦ₃）を有する１，４−フェニレンであるチオフェン化合物がより好ましい。
【００５３】
本発明者らは、一般式（Ｉ）で示されるチオフェン化合物を検討した結果、本発明のチオフェン化合物を含む強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物、及びそれらを使用した液晶素子が良好な配向性、高速応答性、応答速度の温度依存性の軽減、高いコントラストなど諸特性の改良がなされ、良好な表示特性が得られることを見出した。
【００５４】
また、本発明のチオフェン化合物を含む反強誘電性液晶組成物を使用した液晶素子が優れた均一配向性を有することを見出した。
【００５５】
次に本発明のチオフェン化合物の具体的な構造式を表１〜４に示す。以後、本発明中で用いられる略記は以下の基を示す。
【００５６】
【化４】

【００５７】
【化５】

【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
【表３】

【００６１】
【表４】

【００６２】
【表５】

【００６３】
【表６】

【００６４】
本発明の液晶組成物は、前記一般式（Ｉ）で示されるチオフェン化合物の少なくとも一種と他の液晶性化合物１種以上とを適当な割合で混合することにより得ることができる。併用する他の液晶性化合物の数は１〜５０、好ましくは１〜３０、より好ましくは３〜３０の範囲である。
【００６５】
本発明で用いる他の液晶性化合物としては、特開平２−６７２５３号公報、特開平２−１６０７４８号公報、特開平３−１６７１５９号公報、特開平３−２２１５８８号公報、特開平４−８９４５４号公報、特開平４−２３５９５０号公報、特開平５−１８６４０１号公報、特開平５−２０１９８３号公報、特開平５−２３００３２号公報、特開平５−２３００３３号公報、特開平５−２３００３５号公報、特開平５−３２０１２５号公報、特開平５−３３１１０７号公報、特開平６−６５１５４号公報、特開平６−１２８２３６号公報、特開平８−３３７５５５号公報、特開平９−４８９７０号公報、特開平９−５９６２４号公報、特開平９−４０９６０号公報、特開平９−５９６３６号公報、特開平９−５９６４０号公報に記載の化合物及び、特開平４−２７２９８９号公報（２３）〜（３９）ぺージ記載の化合物（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）、好ましい化合物（ＩＩＩａ）〜（ＸＩＩｄ）、更に好ましい化合物（ＩＩＩａａ）〜（ＸＩＩｄｂ）が挙げられる。また、化合物（ＩＩＩ）〜（ＶＩ）、好ましい化合物（ＩＩＩａ）〜（ＶＩｆ）、更に好ましい化合物（ＩＩＩａａ）〜（ＶＩｆａ）におけるＲ’₁ 、Ｒ’₂ の少なくとも一方が、また化合物（ＶＩＩ）、（ＶＩＩＩ）、好ましい化合物（ＶＩＩａ）〜（ＶＩＩＩｂ）、更に好ましい化合物（ＶＩＩＩｂａ）、（ＶＩＩＩｂｂ）におけるＲ’₃ 、Ｒ’₄ の少なくとも一方、および化合物（ＩＸ）〜（ＸＩＩ）、好ましい化合物（ＩＸａ）〜（ＸＩＩｄ）、更に好ましい化合物（ＩＸｂａ）、（ＸＩＩｄｂ）におけるＲ’₅ 、Ｒ’₆ の少なくとも一方が−（ＣＨ₂ ）_E Ｃ_G Ｆ_2G+1（Ｅ：０〜１０、Ｇ：１〜１５ 整数）である化合物も同様に用いることができる。更に、次の一般式（ＸＩＩＩ）〜（ＸＶＩＩＩ）で示される液晶性化合物も用いることができる。
【００６６】
【化６】

【００６７】
ここでＲ’₇、Ｒ’₈は水素原子又は炭素数１〜１８の直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中のＸ^' ₆、Ｘ^' ₉と直接結合する−ＣＨ₂ −基を除く１つ、もしくは隣接しない２つ以上の−ＣＨ₂ −基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−Ｃ（ＣＮ）（ＣＨ₃ ）−、に置き換えられていてもよい。
【００６８】
更にＲ’₇、Ｒ’₈は好ましくは下記のｉ）〜ｖｉｉｉ）である。
【００６９】
ｉ） 炭素数１〜１５の直鎖アルキル基
【００７０】
【化７】

ｐ：０〜５、 ｑ：２〜１１ 整数
光学活性でもよい
【００７１】
【化８】

ｒ：０〜６、 ｓ：０または１、 ｔ：１〜１４ 整数
光学活性でもよい
【００７２】
【化９】

ｗ：１〜１５ 整数
光学活性でもよい
【００７３】
【化１０】

Ａ：０〜２、 Ｂ：１〜１５ 整数
光学活性でもよい
【００７４】
【化１１】

Ｃ：０〜２、 Ｄ：１〜１５ 整数
光学活性でもよい
【００７５】
ｖｉｉ） −（ＣＨ₂ ）_EＣ_GＦ_2G+1
Ｅ：０〜１０、 Ｇ：１〜１５ 整数
【００７６】
ｖｉｉｉ） −Ｈ
Ｎ、Ｑ、Ｒ、Ｔ：０または１ Ｙ’₇、Ｙ’₈、Ｙ’₉：ＨまたはＦ
Ａ’₄：Ｐｈ、Ｎｐ Ｘ^' ₆、Ｘ^' ₉：単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−
Ｘ’₇、Ｘ’₈：単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ₂ Ｏ−、−ＯＣＨ₂ −
【００７７】
（ＸＩＩＩ）の好ましい化合物として（ＸＩＩＩａ）が挙げられる。
【００７８】
【化１２】
Ｒ’₇−Ｘ^' ₆−［Ｐｙ２］−［Ｐｈ］−ＯＣＯ−［Ｔｎ］−Ｒ’₈ （ＸＩＩＩａ）
【００７９】
（ＸＶＩ）の好ましい化合物として（ＸＶＩａ）、（ＸＶＩｂ）が挙げられる。
【００８０】
【化１３】
Ｒ’₇−［Ｔｚ１］−［Ｐｈ］−Ｘ^' ₉−Ｒ’₈ （ＸＶＩａ）
Ｒ’₇−［ＰｈＹ’₇］−［Ｔｚ１］−［ＰｈＹ’₈］−Ｘ^' ₉−Ｒ’₈ （ＸＶＩｂ）
【００８１】
（ＸＶＩＩ）の好ましい化合物として（ＸＶＩＩａ）、（ＸＶＩＩｂ）が挙げられる。
【００８２】
【化１４】
Ｒ’₇−［Ｂｏａ２］−［Ｐｈ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩＩａ）
Ｒ’₇−［Ｂｏａ２］−［Ｎｐ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩＩｂ）
【００８３】
（ＸＶＩＩＩ）の好ましい化合物として（ＸＶＩＩＩａ）〜（ＸＶＩＩＩｃ）が挙げられる。
【００８４】
【化１５】
Ｒ’₇−［Ｂｔｂ２］−［Ｐｈ］−Ｒ’₈ （ＸＶＩＩＩａ）
Ｒ’₇−［Ｂｔｂ２］−［Ｐｈ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩＩＩｂ）
Ｒ’₇−［Ｂｔｂ２］−［Ｎｐ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩＩＩｃ）
【００８５】
（ＸＶＩａ）、（ＸＶＩｂ）の好ましい化合物として（ＸＶＩａａ）〜（ＸＶＩｂｃ）が挙げられる。
【００８６】
【化１６】
Ｒ’₇−［Ｔｚ１］−［Ｐｈ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩａａ）
Ｒ’₇−［Ｐｈ］−［Ｔｚ１］−［Ｐｈ］−Ｒ’₈ （ＸＶＩｂａ）
Ｒ’₇−［Ｐｈ］−［Ｔｚ１］−［Ｐｈ］−Ｏ−Ｒ’₈ （ＸＶＩｂｂ）
Ｒ’₇−［Ｐｈ］−［Ｔｚ１］−［Ｐｈ］−ＯＣＯ−Ｒ’₈ （ＸＶＩｂｃ）
【００８７】
Ｐｈ、Ｐｙ２、Ｔｎ、Ｔｚ１、Ｃｙ、Ｂｏａ２、Ｂｔｂ２の略記は前記定義に準じ、他の略記については以下の基を示す。
【００８８】
【化１７】

【００８９】
本発明のチオフェン化合物と、１種以上の上述の液晶性化合物、あるいは液晶組成物とを混合する場合、混合して得られた液晶組成物中に占める本発明のチオフェン化合物の割合は１重量％〜８０重量％、好ましくは１重量％〜６０重量％、更に好ましくは１重量％〜４０重量％範囲とすることが望ましい。また、本発明のチオフェン化合物を２種以上用いる場合は、混合して得られた液晶組成物中に占める本発明のチオフェン化合物２種以上の混合物の割合は１重量％〜８０重量％、好ましくは１重量％〜６０重量％、更に好ましくは１重量％〜４０重量％範囲とすることが望ましい。
【００９０】
更に、本発明による液晶素子における液晶層は、先に示したようにして作成した液晶組成物を真空中、等方性液体温度まで加熱し、素子セル中に封入し、徐々に冷却して液晶層を形成させ常圧に戻すことが好ましい。
【００９１】
図１は単純マトリクス液晶素子の構成の説明のために、本発明の液晶層を有する液晶素子の一例を示す断面概略図である。
【００９２】
図１を参照して、液晶素子は、それぞれ透明電極３および絶縁性配向制御層４を設けた一対のガラス基板２間に液晶層１を配置し、且つその層厚をスペーサー５で設定してなるものであり、一対の透明電極３間にリード線６を介して電源７より電圧を印加可能に接続する。また一対の基板２は、一対のクロスニコル偏光板８により挟持され、その一方の外側には光源９が配置される。
【００９３】
２枚のガラス基板２には、それぞれＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂あるいはＩＴＯ（インジウム チン オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の薄膜から成る透明電極３が被覆されている。その上にポリイミドの様な高分子の薄膜をガーゼやアセテート植毛布等でラビングして、液晶をラビング方向に配列するための絶縁性配向制御層４が形成されている。
【００９４】
また、絶縁物質として、例えばシリコン窒化物、水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素を含有するシリコン炭化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、水素を含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物やフッ化マグネシウムなどの無機物質絶縁層を形成し、その上にポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの有機絶縁物質を配向制御層として、２層で絶縁性配向制御層４が形成されてもよく、また無機物質絶縁性配向制御層あるいは有機物質絶縁性配向制御層単層であっても良い。
【００９５】
この絶縁性配向制御層が無機系ならば蒸着法などで形成でき、有機系ならば有機絶縁物質を溶解させた溶液、またはその前駆体溶液（溶剤に０．１〜２０重量％、好ましくは０．２〜１０重量％）を用いて、スピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下（例えば加熱下）で硬化させ形成させることができる。
【００９６】
絶縁性配向制御層４の層厚は通常１０Å〜１μｍ、好ましくは１０Å〜３０００Å、さらに好ましくは１０Å〜１０００Åが適している。
【００９７】
この２枚のガラス基板２はスペーサー５によって任意の間隔に保たれている。例えば、所定の直径を持つシリカビーズ、アルミナビーズをスペーサーとしてガラス基板２枚で挟持し、周囲をシール材、例えばエポキシ系接着材を用いて密封する方法がある。その他、スペーサーとして高分子フィルムやガラスファイバーを使用しても良い。この２枚のガラス基板の間に強誘電性液晶、即ち前述したような本発明の液晶組成物が封入されている。
【００９８】
液晶が封入された液晶層１の厚さはは、一般には０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜５μｍである。
【００９９】
透明電極３からはリード線によって外部の電源７に接続されている。
また、ガラス基板２の外側には、偏光板８が貼り合わせてある。図１の例は透過型であり、光源９を備えている。
【０１００】
図２は、強誘電性液晶子の動作説明のために、セルの例を模式的に描いたものである。２１ａと２１ｂは、それぞれＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂あるいはＩＴＯ（インジウム チン オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の薄膜からなる透明電極で被覆された基板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層２２がガラス面に垂直になるよう配向したＳｍＣ^*相又はＳｍＨ^*相の液晶が封入されている。太線で示した線２３が液晶分子を表わしており、この液晶分子２３はその分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ⊥）２４を有している。基板２１ａと２１ｂ上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子２３のらせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）２４がすべて電界方向に向くよう、液晶分子２３は配向方向を変えることができる。液晶分子２３は、細長い形状を有しており、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に理解される。
【０１０１】
本発明における光学変調素子で好ましく用いられる液晶セルは、その厚さを充分に薄く（例えば１０μ以下）することができる。このように液晶層が薄くなるにしたがい、図３に示すように電界を印加していない状態でも液晶分子のらせん構造がほどけ、その双極子モーメントＰａまたはＰｂは上向き（３４ａ）又は下向き（３４ｂ）のどちらかの状態をとる。このようなセルに、図３に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａ又はＥｂを電圧印加手段３１ａと３１ｂにより付与すると、双極子モーメントは、電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトルに対応して上向き３４ａ又は下向き３４ｂと向きを変え、それに応じて液晶分子は、第１の安定状態３３ａかあるいは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に配向する。
【０１０２】
このような強誘電性液晶素子を光学変調素子として用いることの利点は、先にも述べたが２つある。
その第１は、応答速度が極めて速いことであり、第２は液晶分子の配向が双安定性を有することである。第２の点を、例えば図３によって更に説明すると、電界Ｅａを印加すると液晶分子は第１の安定状態３３ａに配向するが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向きの電界Ｅｂを印加すると、液晶分子は第２の安定状態３３ｂに配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に留っている。又、与える電界ＥａあるいはＥｂが一定の閾値を越えない限り、それぞれ前の配向状態にやはり維持されている。
【０１０３】
図５は本発明で用いた駆動波形の一例である。
図５（Ａ）の中のＳ_Sは選択された走査線に印加する選択走査波形を、Ｓ_Nは選択されていない非選択走査波形を、Ｉ_Sは選択されたデータ線に印加する選択情報波形（黒）を、Ｉ_Nは選択されていないデータ線に印加する非選択情報信号（白）を表わしている。また、図中（Ｉ_S−Ｓ_S）と（Ｉ_N−Ｓ_S）は選択された走査線上の画素に印加する電圧波形で、電圧（Ｉ_S−Ｓ_S）が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ_N−Ｓ_S）が印加された画素は白の表示状態をとる。
【０１０４】
図５（Ｂ）は図（Ａ）に示す駆動波形で、図６に示す表示を行ったときの時系列波形である。
図５に示す駆動例では、選択された走査線上の画素に印加される単一極性電圧の最小印加時間Δｔが書込み位相ｔ₂の時間に相当し、１ラインクリヤｔ₁位相の時間が２Δｔに設定されている。
【０１０５】
さて、図５に示した駆動波形の各パラメータＶ_S，Ｖ_I，Δｔの値は使用する液晶材料のスイッチング特性によって決定される。
ここでは、バイアス比Ｖ_I／（Ｖ_I＋Ｖ_S）＝１／３に固定されている。
【０１０６】
バイアス比を大きくすることにより駆動適正電圧の幅を大きくすることは可能であるが、バイアス比を増すことは情報信号の振幅を大きくすることを意味し、画質的にはちらつきの増大、コントラストの低下を招き好ましくない。
我々の検討ではバイアス比１／３〜１／４程度が実用的であった。
【０１０７】
また、図９に示した駆動波形も利用することができる。
【０１０８】
また、本発明の液晶素子の第２の例としては、図１０に示したアクティブマトリクス素子をあげることができる。図１１は図１０に示す液晶素子の下側基板の構成を示す平面図である。一対の透明基板（例えばガラス基板）４１、４２のうち、下側基板４１には透明な画素電極４３と画素電極４３に接続されたアクティブ素子４４とがマトリクス状に形成されている。アクティブ素子４４は例えばＴＦＴと言われる薄膜トランジスタから構成される。この例ではアクティブ素子４４はＴＦＴを表している。アクティブ素子４４は透明基板４１上に形成されたゲート電極とゲート電極を覆うゲート絶縁膜とゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極とから構成される。
【０１０９】
さらに、下側基板４１には、図１１に示すような画素電極４３の行間にゲートライン（走査ライン）４５が配線され画素電極４３の列間に情報信号ライン４６が配線されている。各ＴＦＴ４４のゲート電極は対応するゲートライン４５に接続され、ドレイン電極は対応する情報信号ライン４６に接続されている。ゲートライン４５は端部４５ａを介して行ドライバに接続され、情報信号ライン４６は端部４６ａを介して列ドライバに接続される。行ドライバはゲート信号を印加してゲートライン４５をスキャンする。列ドライバは表示データに対応する信号を印加する。ゲートライン４５は端部４５ａを除いてＴＦＴ４４のゲート絶縁膜で覆われており、情報信号ライン４６は前期ゲート絶縁膜の上に形成されている。画素電極４３は前記ゲート絶縁膜の上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ４４のソース電極に接続されている。また、図１０の上側の基板４２には下側の基板４１の各画素電極４３と対向する透明電極４７が形成されている。対向電極４７は表示領域全体にわたる面積の１枚の電極から構成され基準電圧が印加されている。上下基板間の構成については単純マトリクスのケースと同様である。また、非線型能動素子としてＭＩＭ等を使用することも可能である。
【０１１０】
本発明の液晶素子は種々の機能をもつた液晶装置を構成するが、その例が該素子を表示パネル部に使用し、図７、８に示した走査線アドレス情報を持つ画像情報からなるデータフォーマット及びＳＹＮ信号による通信同期手段をとることにより、液晶表示装置を実現するものである。図中の符号はそれぞれ以下の通りである。
【０１１１】
１０１ 液晶表示装置
１０２ グラフィックコントローラー
１０３ 表示パネル
１０４ 走査線駆動回路
１０５ 情報線駆動回路
１０６ デコーダ
１０７ 走査線信号発生回路
１０８ シフトレジスタ
１０９ ラインメモリ
１１０ 情報信号発生回路
１１１ 駆動制御回路
１１２ ＧＣＰＵ
ｌｌ３ ホストＣＰＵ
ｌｌ４ ＶＲＡＭ
【０１１２】
画像情報の発生は本体装置のグラフィックコントローラー１０２にて行われ、図７及び図８に示した信号伝達手段に従つて表示パネル１０３へと転送される。グラフィックコントローラー１０２はＣＰＵ（中央演算装置、ＧＣＰＵ ｌｌ２と略す。）及びＶＲＡＭ（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ ｌｌ３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信を司つている。なお、該表示パネルの裏面には、光源が配置されている。
【０１１３】
本発明の表示装置は表示媒体である液晶素子が前述したように良好なスイッチング特性を有するため、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、大面積の表示画像を得ることができる。
【０１１４】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例１〜１１において、実施例８は本発明の実施例を示し、実施例１〜７および実施例９〜１１は参考例を示す。
【０１１５】
実施例１
６−［４−（５−オクチルチオフェン−２−イル）ベンゼンカルボニルオキシ］−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキシルエステル（例示化合物Ｎｏ．８）の合成
【０１１６】
【化１８】

【０１１７】
【化１９】

【０１１８】
（１）→（２）
プライス シー シー等（Ｐｒｉｃｅ，Ｃ．Ｃ．ｅｔａｌ，）“Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．”，６９，２２６１（１９４７）の方法を参考にし、以下に示す方法で６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸を還元し、１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸を得た。
【０１１９】
６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸１５．２ｇ（８０．８ｍｍｏｌｅ）を１−ペンタノール４０５ｍｌに溶かして１２８〜１３５℃に加熱し、窒素気流下で同温度で２時間かけて金属ナトリウム３９ｇ（１．７ｍｏｌｅ）を加えた。その後、１３０〜１３５℃で３．５時間加熱撹拌した。冷却して６５〜７０℃でメタノール２５ｍｌを滴下し、さらに水８００ｍｌを滴下し、その後室温で３０分間撹拌した。反応物を分液してペンタノール相を除き、水相をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル２５０ｍｌで３回洗浄した。水相を６Ｎ−塩酸でｐＨ＝ｌにして、析出した結晶をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル３００ｍｌで３回抽出し、有機相にトルエンを加えて溶媒を留去し、淡黄色結晶１５ｇを得た。
【０１２０】
この結晶を１−ペンタノール５００ｍｌに溶かして１２８〜１３６℃に加熱し、窒素気流下で同温度で２時間かけて金属ナトリウム３９ｇ（１．７ｍｏｌｅ）を加えた。その後、１３０〜１３５℃で１時間加熱撹拌した。冷却して６５〜７０℃でメタノール２５ｍｌを滴下し、さらに水８００ｍｌを滴下し、その後室温で３０分間撹拌した。反応物を分液してペンタノール相を除き、水相をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル２５０ｍｌで３回洗浄した。水相を６Ｎ−塩酸でｐＨ＝ｌにして析出した結晶をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル３００ｍｌで３回抽出し、有機相を水洗した後にトルエンを加えて溶媒を留去し、淡黄色結晶１５ｇを得た。
【０１２１】
この結晶をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：クロロホルム／エタノール＝２／１）で精製し、トルエンで再結晶して１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸の結晶を１３．３ｇ（収率８５．６％）得た。
【０１２２】
（２）→（３）
１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸１２．３ｇ（６０．５ｍｍｏｌｅ）をエタノール２４６ｇに溶かし、室温で撹拌しながら濃硫酸１ｌｇを滴下した。滴下終了後、７９〜８２℃で８時間還流撹拌した。反応物を氷水約１０００ｍｌに注入し、析出した結晶をトルエンで抽出した。トルエン相を水、５％ＮａＨＣＯ₃水溶液、水で順次洗浄し、溶媒を留去して１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸エチルエステルの結晶を１３．３ｇ（収率９５．２％）得た。
【０１２３】
（３）→（４）→（５）
１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸エチルエステル１３．２ｇ（６０．５ｍｍｏｌｅ）をＤＭＦｌ８２ｍｌに溶かし、炭酸カリウム１８．７ｇを加えた。１５〜１８℃に冷却撹拌下、臭化ベンジル１１．０ｇ（６４．３ｍｍｏｌｅ）を１５分間かけて滴下し、その後２５〜３０℃で３時間撹拌した。反応物を氷水約６００ｍｌに注入し、トルエンで抽出し、有機相を水洗した。溶媒を留去し、１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸エチルエステルの油状物を得た。
【０１２４】
この油状物に８５％水酸化カリウム８ｇ、水１０３ｍｌ、エタノール５ｌｍｌを加え、８０〜８２℃で２時間加熱撹拌した。反応物に冷水を加えた後、６Ｎ−塩酸でｐＨ＝ｌにして析出した結晶をメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテルで抽出し、有機相を水洗した後にトルエンを加えて溶媒を留去し、淡黄色結晶２０．７ｇを得た。この結晶をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：クロロホルム／エタノール＝２／１）で精製し、トルエンで再結晶して１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸の結晶を１３．８ｇ（収率８０．８％）得た。
【０１２５】
（５）→（６）→（７）
１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ベンジルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸４．５２ｇ（１６．０ｍｍｏｌｅ）、（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキサノール２．５０ｇ（１６．０ｍｍｏｌｅ）、クロロホルム５５ｍｌをナスフラスコに入れ、室温で撹拌しながらＮ，Ｎ′−ジシクロヘキシルカルボジイミド３．４６ｇ（１６．８ｍｍｏｌｅ）、４−ジメチルアミノピリジン０．３２ｇを順次加え、室温で２０時間撹拌した。析出したＮ，Ｎ′−ジシクロヘキシルウレアを濾去し、濾液を減圧乾固した。残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：トルエン）で精製し、１，２，３，４−テトラヒドロー６−ベンジルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキシルエステルの油状物を得た。
【０１２６】
この油状物をエタノール４０ｍｌに溶かし、Ｐｄ−Ｃ（５％Ｐｄ）０．９３ｇを加え、室温で接触還元を行った。Ｐｄ−Ｃ（５％Ｐｄ）を濾去し、濾液を減圧乾固して１，２，３，４−テトラヒドロ−６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキシルエステルの油状物４．７３ｇ（収率８９．％４）を得た。
【０１２７】
（８）
２Ｌの反応容器に無水マレイン酸１９６ｇ（２．００ｍｏｌｅ），ブロモベンゼン８００ｍ１を仕込み、無水塩化アルミニウム５３３．４ｇ（４．００ｍｏｌｅ）を室温で少量ずつ加えた。（温度が４０〜５０℃に上昇）その後、１００℃に昇温し２１時間撹拌させた。冷却後、反応液を濃塩酸４００ｍｌと氷水１．４Ｌの混合溶液に注入した。酢酸エチルで抽出し、水洗、乾燥後、溶媒留去した。残渣をｎ−ヘキサンで洗浄し、ろ過、乾燥させた。粗結晶を炭酸ナトリウム水溶液に溶かし、不溶物をろ別した。母液に濃塩酸を加えて酸性とし析出した結晶をろ取した。これをエタノールにて再結晶し１７０ｇの化合物（８）を得た。（収率３３．３％）
【０１２８】
（８）→（９）
１Ｌの反応容器に化合物（８）８９ｇ（３．４７×１０^-1ｍｏｌｅ）、炭酸ナトリウム３８．ｌｇ（３．４７×１０^-1ｍｏｌｅ）、エタノール５００ｍｌを仕込み、室温にて５０分撹拌した。その後、ｎ−オクチル アルデヒド４４．５ｇ（３．４７×１０^-1ｍｏｌｅ）、３−ベンジル−５−（２−ヒドロキシエチル）−４−メチルチアゾリウムクロライド８．９ｇ、トリエチルアミン２０ｇを加え、７時間加熱還流した。反応液を濃縮し、残渣に水５００ｍｌ、クロロホルム１０００ｍｌを加えて抽出した。有機層を１０％硫酸、ｓａｔ．ＮａＨＣＯ₃溶液、水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて脱水後、溶媒留去した。残渣をエタノールで再結晶して７７．８ｇの化合物（９）を得た。（収率６６．０％）
【０１２９】
（９）→（１０）
ｌＬの反応容器に化合物（９）７７．８ｇ（２．２ｌ×１０^-1ｍｏｌｅ）、Ｌａｗｅｓｓｏｎ’ｓ Ｒｅａｇｅｎｔ８９．４ｇ（２．２ｌ×１０^-1ｍｏｌｅ）、ｄｒｙトルエン６００ｍｌを仕込み、１５分間加熱還流させた。反応液を溶媒留去し、残渣をｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１０／１にてシリカゲルカラム精製して、７０．０ｇの化合物（１０）を得た。（収率８９．９％）
【０１３０】
（１０）→（１１）
５００ｍｌの反応容器に化合物（１０）６０．０ｇ（１．６８×１０^-1ｍｏｌｅ）、ＣｕＣＮ２２．５ｇ（２．５２×１０^-1ｍｏｌｅ）、ＤＭＦ３００ｍｌを仕込み、２１時間加熱還流させた。反応液を冷却後、水１．５Ｌに注入し、エチレンジアミン５０ｍｌを添加して酢酸エチルで抽出した。有機層を水洗し、無水硫酸マグネシウムにて脱水後、溶媒留去した。残渣をｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝７／１にてシリカゲルカラム精製し、４０．７ｇの化合物（１１）を得た。（収率８１．２％）
【０１３１】
（１１）→（１２）
１Ｌの反応容器に化合物（１１）３０．９ｇ（１．０４×１０^-1ｍｏｌｅ）、水酸化カリウム３０．０ｇ（５．３７×１０^-1ｍｏｌｅ）、水１５０ｍｌ、エチレングリコール４５０ｍｌ、エタノール３０ｇを仕込み、２１時間加熱還流させた。反応液を水１Ｌに注入し、６Ｎ塩酸にて酸性にし析出した結晶をろ過、水洗、乾燥させた。この結晶を分析するとＫ塩だったので、６Ｎ塩酸５００ｍｌにて８０℃で２４時間撹拌した。冷却後、結晶をろ過、水洗し乾燥させた。得られた粗結晶をエタノール−クロロホルムにて再結晶し、２１．５ｇの４−（５−オクチルチオフェン−２−イル）安息香酸［化合物（１２）］を得た。（収率６５．４％）
【０１３２】
（１２）→（例示化合物Ｎｏ．８）
４−（５−オクチルチオフェン−２−イル）安息香酸［化合物（１２）］０．２９ｇ（０．９２ｍｍｏｌｅ）、１，２，３，４−テトラヒドロー６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキシルエステル０．３０ｇ（０．９ｌｍｍｏｌｅ）、クロロホルム３ｍｌをナスフラスコに入れ、室温で撹拌しながらＮ，Ｎ′−ジシクロヘキシルカルボジイミド０．１９ｇ（０．９２ｍｍｏｌｅ）、４−ジメチルアミノピリジン０．２ｇを順次加え、室温で８時間撹拌した。析出したＮ，Ｎ′−ジシクロヘキシルウレアを濾去し、濾液を減圧乾固した。残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：トルエン）で精製し、液晶状の６−［４−（５−オクチルチオフェン−２−イル）ベンゼンカルボニルオキシ］−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸（Ｒ）−１，１，１−トリフルオロ−２−ヘキシルエステル（例示化合物Ｎｏ．８）を０．４５ｇ（収率７８．８％）得た。
【０１３３】
この化合物の相転移を次に示す。
【０１３４】
【数３】

【０１３５】
実施例２
下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ａを作成した。
【０１３６】
【化２０】

【０１３７】
更にこの液晶組成物Ａに対して、以下に示す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｂを作成した。
【０１３８】
【化２１】

【０１３９】
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞれのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、電圧印加電極を作成し、さらにこの上にＳｉＯ₂を蒸着させ絶縁層とした。ガラス板上にシランカップリング剤［信越化学（株）製ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコール溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２０分間加熱乾燥処理を施した。
【０１４０】
さらに表面処理を行なったＩＴＯ膜付きのガラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ（株）ＳＰ−５１０］１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜後、６０分間，３００℃加熱縮合焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。
【０１４１】
この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアルコール液で洗浄し、平均粒径２μｍのシリカビーズを一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸が互いに平行となる様にし、接着シール剤［リクソンボンド（チッソ（株））］を用いてガラス板をはり合わせ、６０分間，１００℃にて加熱乾燥しセルを作成した。
【０１４２】
このセルに液晶組成物Ｂを等方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作成した。このセルのセル厚をベレック位相板によって測定したところ約２μｍであった。
【０１４３】
この強誘電性液晶素子を使ってピーク・トウ・ピーク電圧Ｖｐｐ＝２０Ｖの電圧印加により直交ニコル下での光学的な応答（透過光量変化０〜９０％）を検知して応答速度（以後、光学応答速度という）を測定した。その測定結果を次に示す。
【０１４４】
【表７】

【０１４５】
比較例１
実施例２で混合した液晶組成物Ａをセル内に注入する以外は全く実施例２と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例２と同様の方法により光学応答速度を測定した。
その測定結果を次に示す。
【０１４６】
【表８】

【０１４７】
実施例３
実施例２で使用した例示化合物のかわりに以下に示す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｃを作成した。
【０１４８】
【化２２】

【０１４９】
液晶組成物Ｃをセル内に注入する以外は全く実施例２と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例２と同様の方法により光学応答速度を測定し、スイッチング状態を観察した。この液晶素子内の均一配向性は良好であり、モノドメイン状態が得られた。その測定結果を次に示す。
【０１５０】
【表９】

【０１５１】
実施例４
下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｄを作成した。
【０１５２】
【化２３】

【０１５３】
更にこの液晶組成物Ｄに対して、以下に示す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｅを作成した。
【０１５４】
【化２４】

【０１５５】
次に、これらの液晶組成物を以下の手順で作成したセルを用いて、光学的な応答を観察した。
２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞれのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、電圧印加電極を作成し、さらにこの上にＳｉＯ₂を蒸着させ絶縁層とした。ガラス板上にシランカップリング剤［信越化学（株）製ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコール溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２０分間加熱乾燥処理を施した。
【０１５６】
さらに表面処理を行なったＩＴＯ膜付きのガラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ（株）ＳＰ−５１０］１．０％ジメチルアセトアミド溶液を回転数３０００ｒ．ｐ．ｍのスピンナーで１５秒間塗布した。成膜後、６０分間，３００℃加熱縮合焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は約１２０Åであった。
【０１５７】
この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビング処理がなされ、その後イソプロピルアルコール液で洗浄し、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸が互いに平行となる様にし、接着シール剤［リクソンボンド（チッソ（株））］を用いてガラス板をはり合わせ、６０分間，１００℃にて加熱乾燥しセルを作成した。
【０１５８】
このセルのセル厚をベレック位相板によって測定したところ約１．５μｍであった。
このセルに液晶組成物Ｅを等方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作成した。
【０１５９】
ここの強誘電性液晶素子を用いて前述した図５に示す駆動波形（１／３バイアス比）で３０℃における駆動時のコントラストを測定した結果、１６．２であった。
【０１６０】
比較例２
実施例４で混合した液晶組成物Ｄをセル内に注入する以外は全く実施例４と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、同様の駆動波形を用い３０℃における駆動時のコントラストを測定した。その結果、コントラストは７．８であった。
【０１６１】
実施例５
実施例４で使用した例示化合物の代わりに以下に示す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｆを作成した。
【０１６２】
【化２５】

【０１６３】
この液晶組成物を用いた以外は全く実施例４と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例４と同様の駆動波形を用いて３０℃における駆動時のコントラストを測定した。その結果、コントラストは１８．４であった。
【０１６４】
実施例６
実施例４で使用した例示化合物の代わりに以下に示す例示化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｇを作成した。
【０１６５】
【化２６】

【０１６６】
この液晶組成物を用いた以外は全く実施例４と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例４と同様の駆動波形を用いて３０℃における駆動時のコントラストを測定した。その結果、コントラストは１９．２であった。
【０１６７】
実施例４〜６より明らかな様に、本発明による液晶組成物Ｅ、ＦおよびＧを含有する強誘電性液晶素子は駆動時におけるコントラストが高くなっている。
【０１６８】
実施例７
標準的な反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石油化学株式会社製）に、以下に示した例示化合物Ｎｏ．８を以下に示す重量部で混合し液晶組成物Ｈを得た。
液晶組成物Ｈ ＣＳ−４０００／Ｎｏ．２＝８０ｗｔ％／２０ｗｔ％
得られた液晶組成物Ｈの相転移温度を下記に示す。
【０１６９】
【数４】

【０１７０】
Ｃｒｙ：結晶相、ＳｃＡＸ＊：高次の反強誘電性相、ＳｃＡ＊：反強誘電性相、ＳＡ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相
【０１７１】
次に、２枚の０．７ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞれのガラス板上にＩＴＯ膜を形成し、さらにこの上にＳｉＯ₂を蒸着させ絶縁層とした。かかるガラス板上にシランカップリング剤［信越化学（株）製、ＫＢＭ−６０２］０．２％イソプロピルアルコール溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピナーで１５秒間塗布し、表面処理を施した。この後、１２０℃にて２０分間加熱乾燥処理を施した。更に表面処理を行ったＩＴＯ膜付きのガラス板上にポリイミド樹脂前駆体［東レ（株）製、ＳＰ−７１０］１．５％ジメチルアセトアミド溶液を回転数２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピナーで１５秒間塗布した。成膜後、６０分間、３００℃で加熱縮合焼成処理を施した。この時の塗膜の膜厚は約２５０Åであった。
【０１７２】
この焼成後の被膜にはアセテート植毛布によるラビング処理がなされ、その後、イソプロピルアルコール液で洗浄し、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを一方のガラス板上に散布した後、それぞれのラビング処理軸が互いに平行となるようにし、接着シール剤［三井東圧（株）、ストラクトボンド］を用いてガラス板を貼り合わせ、６０分間、１７０℃にて加熱乾燥しセルを作成した。
【０１７３】
このセルに液晶組成物Ｈを等方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃まで徐冷することにより、液晶素子を作成した。このセルのセル厚をベレック位相板によって測定したところ約１．５μｍであった。この素子を使って３０℃での自発分極の大きさと、ピーク ツー ピーク電圧Ｖｐｐ＝２０Ｖ／μｍの電圧印加により直交ニコル下での光学的な応答（透過光量変化０〜９０％）を検知して応答速度を測定し、スイッチング状態を観察したところ、液晶素子内の０．３ｍｍ²の視野範囲におけるスジ状欠陥は３個であった。
【０１７４】
比較例３
反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石油化学株式会社製）をセル内に注入する以外は、全く実施例７と同様の方法で液晶素子を作成し、実施例７と同様の方法により自発分極及び応答速度を測定し、スイッチング状態を観察したところ、液晶素子内の０．３ｍｍ²の視野範囲におけるスジ状欠陥は２３個であった。
【０１７５】
実施例８
下記フェリ誘電性化合物ＡＦＬＣ−１に例示化合物Ｎｏ．８を以下に示す重量部で混合し液晶組成物Ｉを得た。
【０１７６】
【化２７】
ＡＦＬＣ−１
Ｃ₁₀Ｈ₂₁−Ｐｈ−Ｐｈ−ＣＯＯ−Ｎｈ１−ＣＯＯＣ^*Ｈ（ＣＦ₃）Ｃ₄Ｈ₉
【０１７７】
【数５】

【０１７８】
液晶組成物Ｉ ＡＦＬＣ−１／Ｎｏ８＝８０ｗｔ％／２０ｗｔ％
得られた液晶組成物Ｉの相転移温度を下記に示す。
【０１７９】
【数６】

【０１８０】
Ｃｒｙ：結晶相、ＳｃＡ＊：反強誘電性相、Ｓｃγ＊：フェリ誘電性相、ＳＡ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相
【０１８１】
液晶組成物Ｉをセル内に注入する以外は全く実施例７と同様の方法で液晶素子を作成した。スイッチング状態における液晶素子内の０．３ｍｍ²の視野範囲におけるスジ状欠陥は４個であった。
【０１８２】
実施例９〜１１
反強誘電性液晶組成物であるＣＳ−４０００（チッソ石油化学株式会社製）に以下に示した例示化合物を以下の表１０に示す重量部で混合し液晶組成物Ｊ〜Ｌを得た。
【０１８３】
【表１０】

【０１８４】
得られた液晶組成物Ｊ〜Ｌはいずれも室温領域において安定な反強誘電性相を示した。
【０１８５】
これらの液晶組成物Ｊ〜Ｌをセル内に注入する以外は全く実施例７と同様の方法で液晶素子を作成し、液晶素子内の０．３ｍｍ²の視野範囲におけるスジ状欠陥の個数の結果を以下の表１１に示す。
【０１８６】
【表１１】

【０１８７】
実施例７〜１１より明らかな様に本発明による液晶組成物Ｈ〜Ｌを含有する液晶素子は配向性が改善されていることが認められる。
【０１８８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明のチオフェン化合物を含有する液晶組成物は、液晶組成物が示す強誘電性を利用して動作させることができる。この様にして利用されうる本発明の強誘電性液晶素子は、スイッチング特性が良好で、高速応答性、光学応答速度の温度依存性の軽減、高コントラスト等の優れた特性を有する液晶素子とすることができる。
【０１８９】
また、本発明の液晶組成物は、液晶組成物が示す反強誘電性を利用して動作させることができる。このようにして利用されうる本発明の液晶素子はスイッチング特性が良好で配向性に優れている。
【０１９０】
なお、本発明の液晶素子を表示素子として光源、駆動回路等と組み合わせた液晶装置は良好な表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶組成物を用いた液晶素子の一例の断面概略図である。
【図２】液晶のもつ強誘電性を利用した液晶素子の動作説明のために素子セルの一例を模式的に表わす斜視図である。
【図３】液晶のもつ強誘電性を利用した液晶素子の動作説明のために素子セルの一例を模式的に表わす斜視図である。
【図４】チルト角（θ）を示す説明図である。
【図５】本発明で用いる液晶素子の駆動法の波形図である。
【図６】図５（Ｂ）に示す時系列駆動波形で実際の駆動を行ったときの表示パタ−ンの模式図である。
【図７】強誘電性を利用した液晶素子を有する液晶表示装置とグラフィックスコントローラを示すブロック構成図である。
【図８】液晶表示装置とグラフィックスコントローラとの間の画像情報通信タイミングチャート図である。
【図９】本発明で用いた駆動法の波形を示す図である。
【図１０】本発明の液晶素子の構造の他の例を示す概略図である。
【図１１】図１０に示す液晶素子の下側基板の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ カイラルスメクチック相を有する液晶層
２ ガラス基板
３ 透明電極
４ 絶縁性配向制御層
５ スペーサー
６ リード線
７ 電源
８ 偏光板
９ 光源
Ｉ₀ 入射光
Ｉ 透過光
１０ シール材
１１ 反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）
１２ ギャップ材
１３、１４ 偏光板
２１ａ 基板
２１ｂ 基板
２２ カイラルスメクチック相を有する液晶層
２３ 液晶分子
２４ 双極子モーメント（Ｐ⊥）
３１ａ 電圧印加手段
３１ｂ 電圧印加手段
３３ａ 第１の安定状態
３３ｂ 第２の安定状態
３４ａ 上向きの双極子モーメント
３４ｂ 下向きの双極子モーメント
Ｅａ 上向きの電界
Ｅｂ 下向きの電界
４１ 下側透明基板
４２ 上側透明基板
４３ 画素電極
４４ アクティブ素子（ＴＦＴ）
４５ ゲートライン（走査ライン）
４６ データライン（階調信号ライン）
４７ 対向電極
１０１ 液晶表示装置
１０２ グラフィックスコントローラ
１０３ 表示パネル
１０４ 走査線駆動回路
１０５ 情報線駆動回路
１０６ デコーダ
１０７ 走査信号発生回路
１０８ シフトレジスタ
１０９ ラインメモリ
１１０ 情報信号発生回路
１１１ 駆動制御回路
１１２ ＧＣＰＵ
１１３ ホストＣＰＵ
１１４ ＶＲＡＭ

Claims (1)

1. 下記化学式（Ａ）で表わされるチオフェン化合物と、下記化学式（Ｂ）で表わされるフェリ誘電性化合物とを混合してなり、反強誘電性相を有することを特徴とする液晶組成物。
   

   

   但し、略基は以下の基を示す。
   

   

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