JPH02206681A - 液晶組成物およびこれを含む液晶素子 - Google Patents

液晶組成物およびこれを含む液晶素子

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JPH02206681A
JPH02206681A JP2504989A JP2504989A JPH02206681A JP H02206681 A JPH02206681 A JP H02206681A JP 2504989 A JP2504989 A JP 2504989A JP 2504989 A JP2504989 A JP 2504989A JP H02206681 A JPH02206681 A JP H02206681A
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Kenji Shinjo
健司 新庄
Masataka Yamashita
山下 真孝
Masahiro Terada
匡宏 寺田
Hiroyuki Kitayama
北山 宏之
Shinichi Nakamura
真一 中村
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶表示素子や液晶−光シヤツター等に利用さ
れる液晶素子に用いる液晶組成物に関し、更に詳しくは
、電界に対する応答特性が改善された新規な液晶組成物
に関するものである。
〔背景技術〕
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M、5chadtとW、He1frich著
”Applied Physics Letters 
 Vo、18、No、4 (1971,2,15)、P
、127〜128の’Voltage−8penden
t  0ptical  Activity  of 
 aTwisted  Nematic  Liqui
d  Crystaビに示されたTN′″″(twis
ted  nematic)型の液晶を用いたものであ
る。
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を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(の応用のためには遅すぎる。一方、大型平
面デイスプレィへの応用では、価格、生産性などを考え
合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る。
しかしこのよう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。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てある
が、走査線数(N)を増やして行った場合、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。このために、くり返し走査を行った場合
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は難い欠点と
なっている。
このような現象は、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は難い問題点で
ある。この点を改良するために、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。
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C1ark及びL
 a g e r w a l +により提案されてい
る(特開昭56−107216号公報、米国特許第43
67924号明細書等)。双安定性液晶としては一般に
、カイラルスメクテイツクC相(SmC*)又はH相(
SmH*)を有する強誘電性液晶が用いられる。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。
以上のような双安定性を有する特徴に加えて、強誘電液
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。
このように強誘電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、大画面デイスプレィ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云い難い。
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 (つ)印加電圧Eを高くする 方法がある。しかし印加電圧は、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の値を太き(する必要がある。
−船釣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(なる傾向にある。又、いたずらに自発分極を太
き(しても、それにつれて粘度も太き(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。
また、実際のデイスプレィ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、駆動電圧及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。
以上述べたように、強誘電性液晶素子を実用化するため
には、粘度が低く高速応答性を有し、かつ応答速度の温
度依存性の小さな強誘電性カイラルスメクチック液晶組
成物が要求される。
代表的な強誘電性液晶セルの構成は、ガラス基板上にI
TO等で電極パターンを形成し、その上にSiO2等で
上下基板のショート防止層を形成(約1000人)、ソ
ノ上にポリイミド(PI 、東し社5P510゜5P7
10等)膜を400人位の膜厚で形成し、さらに、PI
膜をラビング処理したものを上下対称な配向になるよう
に向いあわせて構成し、その基板間隔を1〜3μmに保
つものである。
一方、このような条件下で配列した強誘電性液晶は、一
般に上下基板間をねじれた状態でつながり、−軸性の配
向を示さないことが知られている(スプレー配向)。こ
のような場合、問題点のひとつに液晶層の透過率が低い
ことである。
透過光量は分子配向の一軸性を仮定すると、クロスニコ
ル下で入射光I0の強度に対して■の強度を得る。
ここで、Δnは屈折率異方性、dはセル厚、λは入射光
の波長、θ、は双安定状態間の角度(チルト角)である
前述のセルを用(・、スプレー配向をとった場合、現状
ではθ1は5〜8°である。Δndπ/λのコントロー
ルは物性的に簡単に行えないので、θ1を太き(して、
■を大きくしたいが、スタティックな配向手法によって
はなかなか達成できない。
このような問題に対して、強誘電性液晶のΔε項のトル
クを用いることにより、θ、を広げられることが知られ
ている( 1983年SIDでATTにより発表、特開
昭61−245142号、特開昭61−246722号
、特開昭61−246723号、特開昭61−2467
24号、特開昭61−249024号、特開昭61−2
49025号)。
液晶のΔεが負であると、液晶分子は電界印加により、
基板に平行になろうとする。この特性を利用、すなわち
、スイッチング時以外にも一定の実効的な電界を印加す
ることにより、かかるねじれ配列を解消し、θ8を増大
させて透過率を上げることができる(ACスタビライズ
効果)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、強誘電性液晶素子を実用できるように
、応答速度が速く、しかもその応答速度の温度依存性が
軽減されたカイラルスメクチック液晶組成物およびかか
る液晶組成物を使用する液晶素子を提供することにある
本発明の他の目的は、本発明の液晶組成物を用いること
により、ACスタビライズ効果をもたせ、表示特性を太
き(向上させられる液晶素子を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は下記一般式(I) (ただし、R,、R2はC8〜CI8の直鎖状もしくは
分岐状のアルキル基であり、置換基として01〜CI2
のアルコキシ基を有していても良い。Xl、X2のいず
れかを示す。ただし、RI +  R2が共にn−アル
キル基とはならない。) で示される化合物の少なくとも一種と、下記一般式(I
I ) R,、R2はC,〜C18の直鎖状アルキル基。)で示
される化合物の少な(とも1種とを含有することを特徴
とする強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物ならび
にかかる液晶組成物を一対の電極基板間に配置してなる
液晶素子を提供するものである。
前述の一般式(1)で示される化合物において好ましい
化合物例として下記する(1−a)〜(1−p)式で表
わされる化合物を挙げることができる。
R1o5(HトOR2 (I−j) 又、さらに、上述の(1−a)〜(1−p)におけるR
lr R2のより好ましい例として(I −i ) 〜
(1−v )を挙げることができる。
R1がn−アルキル基 1−4+) R1がn−アルキル基 R2が÷CH2矢、 CH−R? (光学活性もしくはラセミ体) CH。
R2がモCH2升、CH子CH2ヂ、0R8(光学活性
もしくはラセミ体) 1−iii)     CH3 R,が(−CH2ン、CH−R。
(光学活性もしくはラセミ体) R2がn−アルキル基 (光学活性もしくはラセミ体) (光学活性もしくはラセミ体) (光学活性もしくはラセミ体) (光学活性もしくはラセミ体) R7+ R8+  R9は直鎖状もしくは分岐状のアル
キル基を示す。p+ qt Sはθ〜7であり、rは0
もしくはlである。
又、前述の一般式(n)で示される化合物のうち好まし
い化合物例として、下記する(n −a)。
(n−b)式で表わされる化合物を挙げることができる
前記−数式(1)で表わされる液晶性化合物の具体的な
構造式の例を以下に示す。
■−37 ■−40 n Cl2H2,50科ヲ0(CH2)5CHC2H5
前記−数式(I)で示される化合物は、例えば特開昭6
1−93170.特開昭61−24576、特開昭6i
129170.特開昭61−200972.特開昭61
−200973.特開昭61、−215372.特開昭
61−291574゜東独特許95892 (1973
年)などに記載の合成方法により得られる。例えば下記
に示すような合成経路で得ることができる。
R2X 2 + CN 2は前述の通り) −数式(1)で示される化合物の代表的な合成例を以下
に示す。
合成例1 (No、!−20の化合物の合成)ピリジン
5mlに溶かした5−メトキシヘキサノール1.06 
g (8,0m mo! )にピリジン5mlに溶かし
たp−t−ルエンスルホン酸クロライド1.83g (
9,6mmol)を氷水洛中5℃以下で滴下した。室温
で6時間撹拌後、反応混合物を冷水100m1’に注入
した。6N塩酸で酸性側とした後、イソプロピルエーテ
ルで抽出した。有機層を水洗後、無水硫酸マグネシウム
で乾燥し、その後溶媒留去して、5−メトキシヘキシル
−p−)ルエンスルホネートを得た。
ジメチルホルムアミド10m1に5−デシル−2−(p
−ヒドロキシフェニル)ピリミジン2.0g(6,41
mmo+)、水酸化カリウム0.61 gを加え、10
0℃で40分間撹拌した。これに、先に得た5−メトキ
シヘキシル−p−トルエンスルホネートを加え、100
℃で4時間加熱撹拌した。反応終了後、反応混合物を冷
水100mfに注入し、ベンゼンにより抽出した。水洗
後、無水硫酸マグネシウムにより乾燥し溶媒留去して淡
黄色油状物を得た。カラムクロマトグラフィー(シリカ
ゲル−酢酸エチル/ベンゼン=179)により精製後、
ヘキサンより再結晶して5−デシル−2(4(5’−メ
トキシへキシルオキシ)フェニル)ピリミジン(化合物
No、1−20)1.35gを得た。
相転移温度(℃) 合成例2 (No、1−25の化合物の合成)6−ベン
チルオキシヘブタノール2.04 gをピリジン8ml
に溶かし水冷した後、ピリジン5m!!に溶かしたトシ
ルクロライド2.26gを徐々に滴下した(5℃以下、
7分)。その後、室温にて5時間撹拌した。
反応混合物を氷水150mj!に注入し、6N塩酸水溶
液でpH3程度にした後、酢酸エチルにより抽出した。
これを水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、
溶媒留去して(6−ペンチルオキシヘプチル)p−トル
エンスルホネート2.98gを得た。
5−n−デシル−2−(4−ヒドロキシフェニル)ピリ
ミジン3.12g及び水酸化カリウム0.53gをジメ
チルホルムアミド14mI!に溶かし、100℃で3時
間加熱撹拌した後、(6−ペンチルオキシヘプチル)p
−1ルエンスルホネート2.98gを添加し、100℃
で5時間加熱撹拌した。
反応混合物を氷水200m17に注入し、6N塩酸水溶
液でpH−T3程度にした後ベンゼンにより抽出した。
これを水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後溶媒
留去して粗生成物4、.71 gを得た。これをシリカ
ゲルカラムクロマト精製(n−ヘキサン/酢酸エチル−
10/2) した後、さらにヘキサンから再結晶し、5
n−デシル−2−[4−(6−ペンチルオキシへブチル
オキシ)フェニル]ピリミジン1.56gを得た。
I R(cm−’ ) 2924.2852,1610.!586,1472゜
1436.1254,1168,1096. 798相
転移温度(’C) 22.7        33.3         
39.8合成例以外の化合物についても以下の合成経路
A、Bにより得ることができる。
合成経路A 合成経路B (上記においてRI +R2+XI +p(q+8)−
rは前述の通りである) 前記−数式(II) で示される化合物の具体的な 構造式の例を以下に示す。
n−C,H,、−◎−4−>+QC8H17nC10H
21(イI QC8■IIT ”nC7H16(+ Q
C6H13−n C2H51] C2H5 cH3ターX)oc6H03 n−C4H91−>+QC2H5 n Ca H13+ + QC7H15−nn−CB 
HI3 ホ+ QC7H15−nn−C3H1、o l
 ”)−@−QC5H11−nn−C5H110セーX
)oc 6 H13−nn Ce H+30 + −壇
)QCe H13nn C7H+50+ +QC78I
ts nn−C6H13イー湿)oc 、oH2,−n
n−C7H15K + QCB H17−n前記一般式
(II)で示される化合物は、例えばJournal 
 f、prakt  chemie、 Band  3
22゜Heft  6.1980.P933に記載され
る合成法により得られる。代表的な合成法を以下に示す
合成例(例示化合物2−40の合成) 200 m lナス型フラスコに下記化合物7.5g 
(1,54X 10”モル)、ピリジン50mI!を入
れ、室温にてP2 S54.61g (2,08X10
−”モル)を15分間で添加した。その後、100℃に
加熱し、15時間反応させた。反応溶液をエタノール1
5m1.冷水300 m lの混合溶液の中に注入し、
析出した結晶を濾過、水洗、乾燥した。これをn−ヘキ
サン:イソプロピルエーテル=2/lを移動層とするシ
リカゲルカラムクロマトグラフィー精製し、続いてエタ
ノールで再結晶し、目的物を得た。
相転移 C℃) 本発明の液晶組成物は、前記一般式(I)で示される化
合物の少なくとも1種、前記一般式(II)で示される
化合物の少なくとも1種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。
又、本発明による液晶組成物と、他の液晶性化合物1種
以上とをさらに適当な割合で混合し、本発明の液晶組成
物としても良い。
又、本発明による液晶組成物は、強誘電性液晶組成物、
特に強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物が好まし
い。
本発明で用いる他の液晶性化合物の具体例を下記にあげ
る。
n−Cs H170+CO5+ 0CII 2CHC2
H。
ネ υ υ υ υ υ 本発明の一般式(1)で示される液晶性化合物、−数式
(n)で示される液晶性化合物それぞれと、上述した他
の液晶性化合物一種以上、あるいは、それを含む強誘電
性液晶性組成物(強誘電性液晶材料と略す)との配向割
合は、強誘電性液晶材料100重量部当り、本発明−数
式(,1)、−数式(I[)で示される液晶性化合物そ
れぞれを1〜300重量部、より好ましくは2〜100
重量部とすることが好ましい。
また、本発明の一般式(I)、−数式(II)で示され
る液晶性化合物のいずれか、あるいは全てを2種以上用
いる場合も強誘電性液晶材料との配合割合は前述した強
誘電性液晶材料100重量部当り、本発明−数式(1)
、−数式(It)で示される液晶性化合物のいずれか、
あるいは全ての2種以上の混合物を1〜500重量部、
より好ましくは2〜100重量部とすることがのぞまし
い。
第1図は強誘電性液晶素子の構成の説明のために、本発
明の強誘電性液晶層を有する液晶素子の1例の断面概略
図である。
第1図において符号1は強誘電性液晶層、2はガラス基
板、3は透明電極、4は絶縁性配向制御層、5はスペー
サー、6はリード線、7は電源、8は偏光板、9は光源
を示している。
2枚のガラス基板2には、それぞれIn2O3゜SnO
2あるいはITO(Indium−Tin  0xid
e)等の薄膜から成る透明電極が被覆されている。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並べ
る絶縁性配向制御層が形成されている。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、ポリバラキシレン、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリビニルアセクール、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、ユリャ樹脂、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が形成されていてもよく、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。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
011〜20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。
絶縁性配向制御層の層厚は通常30人〜1μm1好まし
くは30人〜3000A、さらに好ましくは50人〜1
000人が適している。
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
枚で挾持し、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が封入されて
いる。
強誘電性液晶が封入された強誘電性液晶層は、一般には
0.5〜20μm1好ましくは1〜5μmである。
又、この強誘電性液晶は室温を含む広い温度域(特に低
温側)でSmC木相(カイラルスメクチック相)を有し
、高速応答性を有することが望ましい。さらに、応答速
度の温度依存性が小さいこと、及び駆動電圧マージンが
広いことが望まれる。
又、特に素子とした場合に良好な均−配向性を示し、モ
ノドメイン状態を得るには、その強誘電性液晶は等吉相
からch相(コレステリック相)−3mA相(スメクチ
ック相)−5mC*相(カイラルスメクチックC相)と
いう相転移系列を有していることが望ましい。
透明電極3からはリード線によって外部電源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が貼り合わせであ
る。
第1図は透明型なので光源9を備えている。
第2図は強誘電性液晶素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In2O3,5n02あるいはITO(Indiu
m−Tin  0xide)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*
相またはSmH零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2
3はその分子に直交した方向に双極子モーメント(P工
)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1−(P土)24が
すべて電界方向に向(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、その長袖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。
本発明の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(なるにしたがい、第
3図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)または下向き(34b)の
どちらかの状態をとる。このようなセルに、第3図に示
す如く一定の閾値以上の極性の異る電界Eaまたは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またはEbの電界ベクトルに対
応して上向き34aまたは下向き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の何れが一方に配向する。
このような強誘電性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
点を例えば第3図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。また、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。また与える電界E
a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。
以下実施例により本発明について更に詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物1
−Aを作成した。
例示化合物No。
構造式 %式% 例示化合物No、         構  造  弐C
ro H21+Coo舎−QC8H、□重量部 更に、この液晶組成物1−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
1−Bを作成した。
例示化合物No。
構造式 次に、この液晶組成物1−Bを以下の手順で作成したセ
ルを用いて、素子特性等を観察した。
2枚の1.1mm厚のガラス板を用意して、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。
この基板上にポリイミド樹脂前駆体[東し■5P−71
0] 1.0%ジメチルアセトアミド溶液を回転数25
0Orpm、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200人であった。
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
に平行になる様にし、接着シール剤[リクソンポンド(
チッソ(社))]を用いてガラス板を貼り合わせ、60
分間、100°Cにて加熱乾燥し、セルを作成した。こ
のセルのセル厚をベレツク位相板によって測定したとこ
ろ約1.5μmであった。
このセルに上述の液晶組成物1−Bを等方性液体状態で
注入し、等吉相から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。この強誘電性
液晶素子を用いて、ピーク・トウ・ピーク電圧Vpp=
25V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O〜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。その結果を次に
示す。
光学応答速度 100C25°C400C 1012μsec     385 μsec    
133 μsecまた、25℃におけるこの駆動時のコ
ントラストはlOであり、明瞭なスイッチング動作が観
察され、電圧印加を止めた際の双安定性も良好であった
比較例1 実施例1で使用した液晶組成物1−Hに代えて、例示化
合物No、]−20,1−89,1−97を混合せずに
1−Aに対して例示化合物No、2 1.2 39゜2
−57のみを実施例1と同じ重量部で混合した液晶組成
物1−C1および例示化合物No、2−1.2−39゜
2−57を混合せずに1−Aに対して例示化合物No、
1−20. 1−89.  !−97のみを実施例1と
同じ重量部で混合した液晶組成物1−Dを作成した。
これらの液晶組成物1−C,1−D及び1−Aを用いた
以外は、全〈実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速
度を測定した。その結果を次に示す。
−A −C −D 光学応答速度 10℃    25°C l360 μsec   430 /1sec1233
 μsec   420μ5ec1079 Itsec
   374 μ5ec40°C l47μ5ec 141 l1sec 130 μsec 実施例1と比較例1より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例2 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物2
−Aを作成した。
例示化合物No、        構造式%式% 構  造  式 重量部 clOH2+i coo−◎−OC、H,7更に、この
液晶組成物2−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2−Bを作
成した。
例示化合物No。
構造式 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で光学応答速度を測定し、スイッチング状態等を観察
した。
この液晶素子内の均−配向性は良好であり、モノドメイ
ン状態が得られた。測定結果を次に示す。
光学応答速度 10°0     25℃     40°C1116
μsec    370 μsec     147 
μsecまた、25℃におけるこの駆動時のコントラス
トは11であり、明瞭なスイッチング動作が観察され、
電圧印加を止めた際の双安定性も良好であった。
比較例2 実施例2で使用した液晶組成物2−Hに代えて、例示化
合物No、1−20. 1−89. 1−97を混合せ
ずに2−Aに対して例示化合物No、2−1.2−39
゜2−57のみを実施例1と同じ重量部で混合した液晶
組成物2−C1および例示化合物No、2−1.2−3
9゜2−57を混合せずに2−Aに対して例示化合物N
o、1−20. 1−89. 1−97のみを実施例1
と同じ重1部で混合した液晶組成物2−Dを作成した。
これらの液晶組成物2−C,2−D及び2−Aを用いた
以外は、全〈実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速
度を測定した。その結果を次に示す。
−A −C −D 光学応答速度 10°C25°C l410 μsec   435 μ5ec1293 
μsec   428 μ5ec1192μsec  
 387μsec40°C l55 μsec 153 p 5ec 145 μsec 実施例2と比較例2より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例3 下記例示化合物を下郭の重量部で混合し、液晶組成物3
−Aを作成した。
例示化合物No、        構造式%式% 構  造  式 重量部 更に、この液晶組成物3−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
3−Bを作成した。
例示化合物No。
構造式 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で光学応答速度を測定し、スイッチング状態等を観察
した。
この液晶素子内の均−配向性は良好であり、モノドメイ
ン状態が得られた。測定結果を次に示す。
光学応答速度 10℃     25℃     40°C876μs
ec    300 μsec     128 μs
ecまた、25℃におけるこの駆動時のコントラスI・
は11であり、明瞭なスイッチング動作が観察され、電
圧印加を止めた際の双安定性も良好であった。
入−A 比較例3 実施例3で使用した液晶組成物3−Bに代えて、例示化
合物No、1−20. 1−89. 1−97を混合せ
ずに3−Aに対して例示化合物No、2−1.2−39
゜2−57のみを実施例1と同じ重量部で混合した液晶
組成物3−01および例示化合物No、2−1.2−3
9゜2−57を混合せずに3−Aに対して例示化合物N
o、1−20. 1−89. 1−97のみを実施例1
と同じ重量部で混合した液晶組成物3−Dを作成した。
これらの液晶組成物3−C,3−D及び3−Aを用いた
以外は、全〈実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速
度を測定した。その結果を次に示す。
A −C −D 光学応答速度 10℃    25°C 1155μsec   362 μ5ec1073μs
ec   354μ5ec911 It see   
303 μ5ec40℃ 133 μsec 135 p 5ec 124μsec 実施例3と比較例3より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例4 実施例1で使用した液晶組成物1−Aに対して、以下に
示す例示化合物を以下に示す重量部で混合して液晶組成
物4−Bを得た。
例示化合物No、      構 造 式      
      重量部例示化合物No。
構造式 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で光学応答速度を測定し、スイッチング状態等を観察
した。
この液晶素子内の均−配向性は良好であり、モノドメイ
ン状態が得られた。測定結果を次に示す。
光学応答速度 10℃     25℃     40°C996μs
ec    374 μsec     131 μs
ecまた、25℃におけるこの駆動時のコントラストは
10であり、明瞭なスイッチング動作が観察され、電圧
印加を止めた際の双安定性も良好であった。
比較例4 実施例4で使用した液晶組成物4−Hに代えて、例示化
合物No、 1−24. 1−47. 1−71. L
−77を混合せずに1−Aに対して例示化合物No、2
−11゜2−24.2−26のみを実施例1と同じ重量
部で混合した液晶組成物4−C1および例示化合物No
2−11.2−24.2−26を混合せずに1−Aに対
して例示化合物No、 1−24. 1−47.1−7
1. 1−77のみを実施例1と同じ重量部で混合した
液晶組成物4−Dを作成した。
これらの液晶組成物4−C,4−D及び1−Aを用いた
以外は、全〈実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法゛で光学応答
速度を測定した。その結果を次に示す。
−A −C −D 光学応答速度 10℃    25℃ 1360 lt see   430 μ5ec127
5 μsec   426 p 5ec1065 μs
ec   378 μ5ec40°C l47 μsec 1431t 5ec 129 μsec 実施例4と比較例4より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例5 実施例2で使用した液晶組成物2−Aに対して、以下に
示す例示化合物を以下に示す重量部で混合して液晶組成
物5−Bを得た。
例示化合物No、      構 造 式%式% 構造式 重量部 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で光学応答速度を測定し、スイッチング状態等を観察
した。
この液晶素子内の均−配向性は良好であり、モノドメイ
ン状態が得られた。測定結果を次に示す、。
光学応答速度 lOoC25℃     40°C 1072μsec    3571tsec    1
46 μsecまた、25℃におけるこの駆動時のコン
トラストは12であり、明瞭なスイッチング動作が観察
され、電圧印加を止めた際の双安定性も良好であった。
比較例5 実施例5で使用した液晶組成物5−Bに代えて、例示化
合物No、 1−24. 1−47. 1−71. 1
−77を混合せずに2−Aに対して例示化合物No、2
−11゜2−24.2−26のみを実施例1と同じ重量
部で混合した液晶組成物5−01および例示化合物No
2−1.1.2−24.2−26を混合せずに2−Aに
対して例示化合物No、 1−24. 1−47.1−
71. 1−77のみを実施例1と同じ重量部で混合し
た液晶組成物5−Dを作成した。
これらの液晶組成物5−C,5−D及び2−Aを用いた
以外は、全〈実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速
度を測定した。その結果を次に示す。
−A −C −D 光学応答速度 10°0    25℃ 1410 μsec   435μ5ec1312 p
 sec   432 μ5ec1155 μsec 
  382 B 5ec40℃ 155 p 5ec 155μ5ec 143 μsec 実施例5と比較例5より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例6 実施例3で使用した液晶組成物3−Aに対して、以下に
示す例示化合物を以下に示す重量部で混合して液晶組成
物6− Bを得た。
例示化合物No、      構 造 式      
      重量部例示化合物No。
構造式 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で光学応答速度を測定し、スイッチング状態等を観察
した。
この液晶素子内の均−配向性は良好であり、モノドメイ
ン状態が得られた。測定結果を次に示す。
光学応答速度 10℃     25℃     40°C849p 
sec    308 p see     126 
μsecまた、25℃におけるこの駆動時のコントラス
トは12であり、明瞭なスイッチング動作が観察され、
電圧印加を止めた際の双安定性も良好であった。
比較例6 実施例6で使用した液晶組成物6−Bに代えて、例示化
合物No、 1−24. 1−47. 1−71. 1
−77を混合せずに3−Aに対して例示化合物No、2
−11゜2−24.2−26のみを実施例1と同じ重量
部で混合した液晶組成物6−01および例示化合物No
2−11.2−24.2−26を混合せずに3−Aに対
して例示化合物No、 1−24.1−47. 1−7
1.1−77のみを実施例1と同じ重量部で混合した液
晶組成物6−Dを作成した。
これらの液晶組成物6−C,6−D及び3−Aを用いた
以外は、全(実施例1と同様の方法でそれぞれ強誘電性
液晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速
度を測定した。その結果を次に示す。
−A −C −D 光学応答速度 10°C25℃ 1155μsec   362μ5ec1095 μs
ec   357 p 5ec918μsec   3
00μ5ec 40°C 133Iz 5ee 136μ5ec 125 μsec 実施例6と比較例6より明らかな様に、本発明による液
晶組成物を含有する強誘電性液晶素子の方が低温におけ
る作動特性、高速応答性が改善され、また、応答速度の
温度依存性も軽減されている。
実施例7〜9 実施例1で用いた例示化合物、及び液晶組成物に代えて
、表1に示した例示化合物、及び液晶組成物を各重量部
で用い、7−B〜9−Bの液晶組成物を得た。これらを
用いた他は全〈実施例1と同様の方法により強誘電性液
晶素子を作成し、実施例1と同様の方法で光学応答速度
を測定し、スイッチング状態等を観察した。この液晶素
子内の均−配向性は良好であり、モノドメイン状態が得
られた。
測定結果を表1に示す。
実施例7〜9より明らかな様に本発明による液晶組成物
7−B〜9−Bを含有する強誘電性液晶素子は低温にお
ける作動特性、高速応答性が改善され、また応答速度の
温度依存性も軽減されたものとなっている。
実施例10 実施例1において、液晶組成物!−Bを用いて作成した
液晶素子と、比較例1において液晶組成物1−Aを用い
て作成した液晶素子を25℃において直交ニコル下、偏
光顕微鏡観察下、それぞれスイッチングをさせてチルト
角を測定したところ、1−Aは8.0°、1−Bは8.
2°であった。次に、スイッチング電界の他に60KH
zの周波数で±8vの矩形波を印加しながらチルト角を
測定したところ1−Aは9.3°、1−Bは13.5°
になった。この時、コントラスト比を測定したところ、
1−Aは10:l。
1−Bは30:1であった。以上のことから本発明の液
晶組成物はACスタビライズ効果による表示特性向上に
大変有効であることがわかった。
実施例11〜15 実施例2.3.4.5.6で作成した本発明の液晶組成
物からなる液晶素子と、比較例1.2.3において作成
した液晶組成物L−A、 2−A、 3−Aからなる液
晶素子をそれぞれ用いて、実施例7と全く同様にチルト
角を測定した。
−A 実施例11 4−B −A 実施例12 2−B 実施例13 5−B −A 実施例143−B 実施例156−B 8.0°      9.36 8.2°     13.0’ 7.6″      8.7゜ 7.7°      13.1゜ 7.8°      13.1’ 7.3°       8.2゜ 7.5°      12.6゜ 7.9°      12.76 以上のことから、本発明の液晶組成物を用いた液晶素子
は、ACスタビライズ効果による表示特性向上に大変有
効であることがわかった。
〔発明の効果〕
本発明の強誘電性液晶組成物を含有する素子は、スイッ
チング特性が良好で、低温作動特性の改善された液晶素
子、及び応答速度の温度依存性の軽減された液晶素子と
することができる。
また、ACスタビライズ効果による表示方法に用いる場
合、表示特性が大幅に改善できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は強誘電性液晶を用いた液晶素子の一例の断面概
略図。 第2図および第3図は強誘電性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。 第1図において、 1・・・・・・・・・・・・・・強誘電性液晶層2・・
・・・・・・・・・・・・・・ガラス基板3・・・・・
・・・・・・・・・・・・・透明電極4・・・・・・・
・・・・・・絶縁性配向制御層5・・・・・・・・・・
・・・・・・スペーサー第2図において、 1a 1b 第3図において、 1a 1b 3a 3b 4a 4b a リード線 電源 偏光板 光源 入射光 透過光 基板 基板 強誘電性液晶層 液晶分子 双極子モーメント(P土) 電圧印加手段 電圧印加手段 第1の安定状態 第2の安定状態 上向きの双極子モーメント 下向きの双極子モーメント 上向きの電界 Eb 下向きの電界

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (ただし、R_1、R_2はC_1〜C_1_8の直鎖
    状もしくは分岐状のアルキル基であり、置換基としてC
    _1〜C_1_2のアルコキシ基を有していても良い。 X_1、X_2は単結合、−O−、▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
    ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼のいずれかを示す。ただし、R_1、
    R_2が共にn−アルキル基とはならない。) で示される化合物の少なくとも一種と、 下記一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、A_1は単結合、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、A_2は▲数式、化学式、表等があります▼、
    ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 X_1、X_2は単結合、−O−、▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
    R_1、R_2はC_1〜C_1_8の直鎖状アルキル
    基。)で示される化合物の少なくとも1種とを含有する
    ことを特徴とする強誘電性カイラルスメクチツク液晶組
    成物。
  2. (2)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (ただし、R_1、R_2はC_1〜C_1_8の直鎖
    状もしくは分岐状のアルキル基であり、置換基としてC
    _1〜C_1_2のアルコキシ基を有していても良い。 X_1、X_2は単結合、−O−、▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
    ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼のいずれかを示す。ただし、R_1、
    R_2が共にn−アルキル基とはならない。) で示される化合物の少なくとも一種と、 下記一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、A_1は単結合、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、A_2は▲数式、化学式、表等があります▼、
    ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 X_1、X_2は単結合、−O−、▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
    R_1、R_2はC_1〜C_1_8の直鎖状アルキル
    基。)で示される化合物の少なくとも1種とを含有する
    ことを特徴とする強誘電性カイラルスメクチツク液晶組
    成物を一対の電極基板間に配置してなることを特徴とす
    る液晶素子。
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DE8989112758T DE68905884T2 (de) 1988-07-13 1989-07-12 Ferroelektrische, chirale, smektische fluessigkristall-zusammensetzung und vorrichtung zu deren anwendung.
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