JPH0312481A - 強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物およびこれを含む液晶素子 - Google Patents

強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物およびこれを含む液晶素子

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JPH0312481A
JPH0312481A JP14798689A JP14798689A JPH0312481A JP H0312481 A JPH0312481 A JP H0312481A JP 14798689 A JP14798689 A JP 14798689A JP 14798689 A JP14798689 A JP 14798689A JP H0312481 A JPH0312481 A JP H0312481A
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Kenji Shinjo
健司 新庄
Masahiro Terada
匡宏 寺田
Gouji Tokanou
門叶 剛司
Masataka Yamashita
山下 真孝
Takashi Iwaki
孝志 岩城
Yoshimasa Mori
省誠 森
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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
及びそれを有する液晶素子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 Liquid 
Crystal”に示されたTN (twisted 
 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左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、多く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(所講“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である
が、走査線数(N)を増やして行った場合、画面全体(
l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l/Nの割合で減
少してしまう。このために、(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(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
agerwallにより提案されている(特開昭56−
107216号公報、米国特許第4367924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。
この強誘電性液晶層を一対の基板間に挾持した素子で前
述した様な単純でトリクス表示装置とした場合では、例
えば特開昭59−193426号公報、同59−193
427号公報、同60−156046号公報や同60−
156047号公報などに開示された駆動法を適用する
ことができる。
第4図は、本発明の実施例中で用いた駆動法の波形図で
ある。又、第5図は、本発明で用いたマトリクス電極を
配置した強誘電性液晶パネル51の平面図である。第5
図のパネル51には、走査線52とデータ線53とが互
いに交差して配線され、その交差部の走査線52とデー
タ線53との間には強誘電性液晶が配置されている。
第4図(A)中のS、は選択された走査線に印加する選
択走査波形を、S2は選択されていない非選択走査波形
を、Isは選択されたデータ線に印加する選択情報波形
(黒)を、I2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。又、図中(Is
  ss)と(IN−3S)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(xs  ss)が印加
された画素は黒の表示状態をとり、電圧(IN−8,)
が印加された画素は白の表示状態をとる。
第4図(B)は第4図(A)に示す駆動波形で第6図に
示す表示を行ったときの時系列波形である。
第4図に示す駆動例では、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Δ(が書込み位
相t2の時間に相当し、lラインクリヤ上8位相の時間
が2△tに設定されている。
さて、第4図に示した駆動波形の各パラメータvS +
  vl *△t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。
第7図は後述するバイアス比を一定に保ったまま駆動電
圧(Vs+V+)を変化させたときの透過率Tの変化即
ちV−T特性を示したものである。 ここでは、△t=
50μS1バイアス比V+/(V1+Vs)=l/3に
固定されている。第7図の正側は第4図で示した(IN
−3S)、負側は(Is  Ss)で示した波形が印加
される。ここで、V、、V3をそれぞれ実駆動閾値電圧
、及びクロストーク電圧(=スイッチング不良電圧)と
呼ぶ。但しくV2<V、<V3)また△V” (Va 
 V+)を電圧マージンと呼び、マトリクス駆動可能な
電圧幅となる。v3はFLCのマトリクス駆動上、−船
釣に存在すると言ってよい。
具体的には、第4図(A) (IN−3S)の波形にお
けるVaによるスイッチングを起こす電圧値である。勿
論、バイアス比を太き(することによりv3の値を大き
くすることは可能であるが、パイアス比を増すことは情
報信号の振幅を太き(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くない。
我々の検討ではバイアス比はl/3〜1/4程度が実用
的であった。
ところでバイアス比を固定すれば電圧マージン△Vは液
晶材料のスイッチング特性に強(依存し、△Vの大きい
液晶材料がマトリクス駆動上非常に有利であることは言
うまでもない。
この様な、ある一定温度において、情報信号の2通りの
向きによって選択画素に「黒」および「白」の二状態を
書き込むことが可能であり、非運択画素はその「黒」ま
たは「白」の状態を保持することが可能である印加電圧
の上下限の値およびその幅(駆動電圧マージンΔV=V
3−V、)は液晶材料間で差があり、特有なものである
。また環境温度の変化によっても駆動マージンはズして
いくため、実際の表示装置の場合、液晶材料や環境温度
に対して最適駆動電圧にしておく必要がある。
しかしながら、実用上この様なマトリクス表示装置の表
示面積を拡大していく場合、各画素における液晶の存在
環境の差(具体的には、温度や電極間のセルギャップ差
)は当然大きくなり、駆動電圧マージンが小さな液晶で
は表示エリア全体に良好な画像を得ることが出来な(な
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
ことがある。
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■。の強度に対してIの強度を得る。
ル ここで、Δnは屈折率異方性、dはセル厚、λは入射光
の波長、θaは双安定状態間の角度(チルト角)である
前述のセルを用い、スジ1ノー配向を採った場合、現状
ではθaは5°〜8″ である。Δndπ/λのコント
ロールは、物性的に簡単には行えないので、θaを大き
くしてI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出来ない。
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、θaを広げられることが知られ
ている(1983. SIDでATTにより発表、特開
昭61.−245142.61−246722.61−
246723.61−246724.61−24902
4.6l−249025)。
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、θaを増大さ
せて、透過率を上げることができる( A、 Cスタビ
ライズ効果)。
状態のスイッチングに関するFLC分子に働くトルクr
 Pi 、A Cスタビライズ効果に関してFLC分子
に働くトルクFΔCとは、各々次のような物性に比例す
る。
rP、  美   Ps  ・ E F■ (1)  ・Δε・ε。・E2 ・・・・・ (
3)(3)式によっても明らかなようにFLCのΔεの
符号及び絶対値がきわめて重要な役割を示すことがわか
る。
Δεに関する物性が異なる値を持つ4種のFLCのV 
r m sに対するθaの変化を第8図に示した。
測定はPsによる影響を除くために60KH7の矩形交
流で行った。
(I)はΔεニー5.5、(II)はΔεニー3.0、
(I[I)はΔεニーo、   (rv)はΔε二1.
0であり、定性的にもΔεは(1)< (II)< (
m)< CN>であった。
グラフを見てもわかるようにΔεが負に大きい極低電圧
でθaが大きくなり、従って、■に貢献することがわか
る。
この(I)と(m)を用いた場合の透過率の差を比較し
てみると(I)では15%なのに対し、(■)では6%
であり明らかな差があった(60KHz±8v 矩形波
印加時)。
以上の例でも知られるように、ΔεとPsの物性をコン
トロールすることにより、5SFLCの表示特性を大き
く変えることができる。
強誘電性液晶組成物のΔεを負に大きくするためには、
Δεが負で、その絶対値が大きな材料を混合することが
一番有効である。例えば、分子の短軸方向に、ハロゲン
やシアノ基を導入したり、分子環骨格にヘテロ原子を導
入したりすることによりΔεの大きな化合物を得ること
ができる。
Δε<Oの化合物の誘電異方性は、構造によってその大
きさに差がある。例を下に示す。
ε1<2 2 ≦ ε1 ≦ 5 5く ε < 10 ε   >  10 す ※R,R’  はアルキル基を示す。
太き(分類すると、1ε1≦2(1Δε1小)の化合物
、2く1ε1≦IQ(1Δε1中)の化合物、1Δεl
>10(lΔε1大〕の3橿に分けることが出来る。(
Δε1小のものは、1Δε1を増大させる効果は殆どな
い。1Δε1大のものは1Δε増大に大変有効な材料で
ある。現在のところ、ジシアノハイドロキノン誘導体の
みが1Δε1大材料である。
しかしながら、ジシアノハイドロキノン誘導体は、1Δ
ε1増大効果は大きいものの、粘性が高いため、その含
有比率が増加するとスイッチング特性を悪くする傾向が
ある。
一方、1Δε1が中程度のものの中には1Δε増大効果
はlΔε[大成分よりは小さいが、ある程度粘性の低い
ものもある。
以上のことから、スイッチング特性が良好で、かつ、A
Cスタビライズ効果を有する液晶組成物およびこれを含
む液晶素子を得るためには、誘電異方性が負の化合物、
好ましくは1Δε1〉2の化合物の選択、混合相手およ
び混合比率をくふうする必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、強誘電性液晶素子を実用できるように、駆動
電圧マージンが太き(、液晶素子表示のエリアにある程
度の温度バラツキがあっても、全画素が良好にマトリク
ス駆動できる駆動温度マージンの広いカイラルスメクチ
ック液晶組成物および該液晶組成物および該液晶組成を
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に、さらに誘
電異方性が負の液晶性化合物を混合することにより、A
Cスタビライズ効果をもたせ、表示特性を大きく向上さ
せられる液晶組成物および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−殺伐(1) ただし、R,はC1””C10の置換基を有していても
良い直鎮状又は分岐状のアルキル基、R2はC1〜CI
2の直鎖状のアルキル基、X、は単結合、−0−で示さ
れる化合物の少なくとも一種と 下記−殺伐(II ) ただし、R3,R4はC1〜c +eの置換基を有して
いても良い直鎖状又は分岐状のアルキル基である。
ただし少なくとも一方は光学活性である。X2 +で示
される化合物の少なくとも1種と、さらに、誘電異方性
が負の液晶性化合物を少なくとも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ック液晶組成物
ならびに該液晶組成物を1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。
また本発明は、該誘電異方性が負の液晶性化合物が、好
ましくはΔε〈−2を示し、より好ましくはΔε<−5
、さらに好ましくはΔε<−10を示す液晶化合物を用
いて、前記強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物に
さらに含有させた強誘電性カイラルスメクチック液晶組
成物ならびにそれを有する液晶素子を提供するものであ
る。
また本発明は、該誘電異方性が負の液晶性化合物が、下
記−殺伐(■−■)から(■−■)で示される中から選
ばれる化合物を用いて前記強誘電性カイラルスメクチッ
ク液晶組成物に、さらに含有させた強誘電性カイラルス
メクチック液晶組成物ならびにそれを有する液晶素子を
提供するものである。
−殺伐(■−■) 一般式 (■−■) [R,。
R「は置換基を有していてもよい直鎖状又は〔R11 R1,は置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の
アルキル基、 分岐状のアルキル基、 Xc。
X l+は単結合。
一〇− CO− OC− e Ar は÷。
÷・ 単結合、 ただし A@。
Arが同時に単結合にはならない。〕 一般式(■−■) A @。
Abがともに単結合の場合、 Xb。
X、は単結合 であり、 Xa。
Xdは供に単結合又は供に一〇−で Y l+は、 シアノ基。
ハロゲン。
水素、 ただし Ybが同時に水素にはならない。〕 (A+は単結合、−ぐラー A、は単結合、舎、→(う← Ri、 Jは置換基を有していてもよい直鎖又は分岐の
アルキル基、ただしAlが単結合のとき直鎖アルキル基
であり、Z、は−〇−又は−8−一般式(■−■) ただしA が単結合のときX は単結合であり、 〔R1゜ R,、は置換基を有していてもよい直鎮又は分岐のアル
キル基、 Alが単結合のときXkは単結合である。〕Ak。
A−は同時に単結合にならない。
−CH2CH2− −C=C−) 一般式 Roは置換基を有していてもよい直鎖又は分岐のアルキ
ル基、 −OCH2− −CH2CH2− 前述の一般式(I)で示される化合物のうち、好ましい
化合物例としては、一般式(1−a)〜(1−d)で示
されるものが挙げられる。
またさらに、上記(T−a)〜(1−d)式におけるX
lのより好ましい例としては、単結合、−0−またさら
に、上記(1−a)〜(1−d)式におけるR1のより
好ましい例としては、直鎖状のアルキル基である。
また、前述の一般式(II )で示される化合物のうち
好ましい化合物例としては、x21 x3が(II −
i )〜(II −viii )である化合物が挙げら
れる。
(II−i) (II−it) (II−iii) (II−iv) (II−V) (II−vi) (II−vii) X2 が 単結合、 x2 が 単結合、 が 単結合、 X2 が 単結合、 X2が一〇−1 X2が一〇−1 が 一〇−1 X3が一〇− X3が一〇〇− X3が−CO− X3 が 単結合 X3が一〇− X3が一0C− ]1 X3が一〇〇− (II−viii) が 単結合、 が 単結合 またさらに、一般式(II )で示される化合物におい
てR3,R4の好ましい化合物例としては、(II −
i x )〜(II −xi )を挙げることができる
(II−xi) CH3 R3が千CH2)−y CH−R、。
* CH3 R4が+ C)12 ) X CHR5* (x、yは0〜7であり、R5+  R6は直鎖状又は
分岐状のアルキル基) 前記−殺伐 で示される化合物の具体的な構 造式の例を以下に示す。
l−36 ■−30 ■−53 C6H1(i−OCH28QC12H26合成例1(化
合物No、l−4の合成)(I)トランス−4−n−プ
ロピルシクロヘキサンカルボン酸クロライドlog (
53,6mmoj2)をエタノール30 m lにとか
し、これに少蛍のトリエチルアミンを加え室温で10時
間撹拌した。反応混合物を氷水100mA’に注入し、
6N塩酸水溶液を加え酸性側とした後、イソプロピルエ
ーテルにより抽出した。有機層を洗液が中性となるまで
水洗を繰り返した後、硫酸マグネシウムにより乾燥した
。溶媒留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに
より精製し、トランス−4−n−プロピルシクロヘキサ
ンカルボン酸エチルエステル9.9gを得た。
(II)水素化アルミニウムリチウム0.73g (1
9,1mmoりを乾燥エーテル30m!!に添加し、1
時間加熱環流した。氷水洛中で10℃程度まで冷却した
後、乾燥エーテル30 m f2に溶がしたトランス−
4−n−プロピルシクロヘキサンカルボン酸エチルエス
テル5g (25,5mmo!りを徐々に滴下した。滴
下終了後、室温で1時間撹拌し、さらに1時間加熱環流
させた。これを酢酸エチル、6N塩酸水溶液で処理した
後、氷水200m1に注入した。
イソプロピルエーテルにより抽出した後、有機相を水、
水酸化ナトリウム水溶液、水で順次洗浄し、硫酸マグネ
シウムにより乾燥した。溶媒留去後、シリカゲルカラム
クロマトグラフィーにより精製し、トランス−4−n−
プロピルシクロヘキシルメタノール3.5gを得た。
(■)トランス−4−n−プロピルシクロヘキシルメタ
ノール3.4g (22,4mmoIりをピリジン20
m12に溶かした。これにピリジン20m1に溶かした
p−トルエンスルホン酸クロライド5.3gを氷水浴中
で5℃以下に冷却しながら滴下した。室温で10時間撹
拌した後、氷水200mj2に注入した。6N塩酸水溶
液により酸性側とした後、イソプロピルエーテルで抽出
した。有機相を洗液が中性となるまで水洗を繰り返した
後、硫酸マグネシウムにより乾燥した。これを溶媒留去
して、トランス−4−n−プロピルシクロヘキシルメチ
ル−p−トルエンスルホネートを得た。
(IV)ジメチルホルムアミド40mflに5−デシル
−2−(4’−ヒドロキシフェニル)ピリミジン6.3
g(20,2mmo、g)を溶がした。これに85%水
酸化カリウム1.5gを加え、100 ℃で1時間撹拌
した。
これにトランス−4−n−プロピルシクロヘキシルメチ
ル−p−トルエンスルホネート6.9gを加え、さらに
100℃で4時間撹拌した。反応終了後、これを氷水2
00m、gに注入し、ベンゼンで抽出した。
有機相を水洗した後、硫酸マグネシウムにより乾燥した
。溶媒留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに
より精製し、これをさらにエタノール/酢酸エチル混合
溶媒から再結晶して、前記例示化合物No、1−4を得
た。
IR(cm−’) 2920.2840. 1608. 15841428
、 1258. 1164. 800相転移温度(℃) (Sm2はSmA、SmC以外のスメクチック相、未同
定)前記−殺伐(n) で示される化合物の具体的な 構造式の例を以下に示す。
C2HaC;HCH20(燵トCH2>e CH3前記
−殺伐(II)で示される化合物は、例えば特開昭61
−93170.特開昭61−24576、特開昭61−
129170.特開昭61−200972.特開昭61
−200973.特開昭61−215372.特開昭6
1−291574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。
3は前述の通り) 前記−殺伐(■−■) から (■−■) 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。
但し、 (I[[) 式において、 各Rが示すアルキ ル基の炭素数は1〜18、 好ましくは4〜16、より 好ましくは6〜12を示す。
一般式(■−■) す す り り す す (′N す C す 1m C N す ρN N す r す す 一般式(■−■) す す す す す 一般式(m−■) 一般式(■−■) (3−1,51) N N N N 一般式(■−■) N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 本発明の液晶組成物は前記−殺伐(I)で示される化合
物の少なくとも1種と、前記−殺伐(II)で示される
化合物の少な(とも1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
本発明の他の目的の液晶組成物は、上記液晶組成物にさ
らに誘電異方性が負の液晶性化合物を少なくとも1種以
上適当な割合で混合することにより得ることができる。
また、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。
c 、)l、70−@=C0S +OCR2CHC,H
ネ υ υ H3 す 一〇 リ リ U 本発明の強誘電性液晶組成物において、本発明の一般式
(1)で示される液晶性化合物、−殺伐(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、それを含む液晶性組成物(液晶
材料と略す)との配合割合は、液晶材料100重量部当
り、本発明−殺伐(I)、−殺伐(Iりで示される液晶
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)、−殺伐(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種類以上
用いる場合も他の液晶材料との配合割合は、前述した液
晶材料100重量部当り、本発明−殺伐(1)、−殺伐
(I[)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1部とすることがのぞましい。
また、−殺伐(I)で示される液晶性化合物に対する一
般式(II)で示される液晶性化合物の重】比[−殺伐
(I)/−殺伐(TI)]はl/300から300/1
であり、好ましくは1150から50/lであることが
望ましい。
一般式(I)、−殺伐(n)で示される液晶性化合物の
それぞれ2種以上用いる場合、−殺伐(I)/−殺伐(
II)は11500から500/1であり、好ましくは
1150から50/lであることが望ましい。
また、−殺伐(I)で示される液晶性化合物と、−殺伐
(n)で示される液晶性化合物の総量と、上述した液晶
材料との配合割合は、−殺伐(I)と−殺伐(II)の
総量ioo重量部当り、他の液晶材料を2〜600重量
部、好ましくは4〜200重】部とすることが望ましい
また、−殺伐(I)、−殺伐(n)で示される液晶性化
合物のそれぞれを2種以上用いる場合も、−殺伐(I)
で示される液晶性化合物と一般式(n)で示される液晶
性化合物の総量と、上述した液晶材料との配合割合は、
−殺伐(I)と−殺伐(II)の総fi100重量部当
り、上述した液晶材料を2〜1000重量部、好ましく
は4〜200重量部とすることが望ましい。
さらに、誘電異方性が負の成分を含有する強誘電性液晶
組成物中における誘電異方性が負の成分の含有量は、1
〜98重量%である。特にΔε〈−2の成分を用いる場
合、Δε<−2の成分の含有量は、1〜70重量%、好
ましくは1〜50重】%とすることが望ましい。
一般式(I)で示される液晶性化合物と、−殺伐(II
)で示される液晶性化合物と、誘電異方性が負の成分と
の総量は、本発明の強誘電性液晶組成物中において、3
〜100重量%含有される。
本発明で用いる誘電異方性が負の液晶性化合物の誘電異
方性の大きさは1ε1〉2であることが好ましい。
第1図は強誘電性液晶素子の構成の説明のために1、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In 203SnO
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−
I・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1ノン、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0.1〜20重1%、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〜1μm、好まし
くは30人〜3000人、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。
また、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*相(カイラルスメクチックC相)を
有し、かつ、素子とした場合には駆動電圧マージン、お
よび駆動温度マージンが広いことが望まれる。
また、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A相) −SmC*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。2fa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Sm、H*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
土)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工)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フルの
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((例えばIOμ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、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。
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。
この様な特性を有する強誘電性液晶材料を一対の基板間
に挾持した素子で単純マトリクス表示装置とした場合、
例えば特開昭59−193426号公報、同59−19
3427号公報、同60−156046号公報や同60
−156047号公報などに開示された駆動法を適用す
ることができる。
第4図は、本発明の実施例中で用いた駆動法の波形図で
ある。また、第5図は、本発明で用いたマトリクス電極
を配置した強誘電性液晶パネル51の平面図である。第
5図のパネル51には、走査線52とデータ線53とが
互いに交差して配線され、その交差部の走査線52とデ
ータ線53との間には強誘電性液晶が配置されている。
第4図(A)中のSsは選択された走査線に印加する選
択走査波形を、SNは選択されていない非選択走査波形
を、■8は選択されたデータ線に印加する選択情報波形
(黒)を、■、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−3S)と(INSS)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(Is  ss)が印加さ
れた画素は黒の表示状態をとり、電圧(IN−8S)が
印加された画素は白の表示状態をとる。
第42図(B)は第4図(A)に示す駆動波形で第6図
に示す表示を行ったときの時系列波形である。
第4図に示す駆動例では、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ラインクリヤ上1位相の時間
が2△tに設定されている。
さて、第4図に示した駆動波形の各パラメータvS +
  vl + △t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。第7図は後述するバイア
ス比を一定に保ったまま駆動電圧(V、+vI)を変化
させたときの透過率Tの変化、即ちV−T特性を示した
ものである。ここでは、△t=5.0Ats、バイアス
比V+ / (Vl +Vs ) =1/31:固定さ
れている。第7図の正側は第4図で示した(IN  s
s)、負側は(IS  Ss)で示した波形が印加され
る。ここでvl、v3をそれぞれ実駆動閾値電圧、及び
クロストーク電圧(VsV+がV3を超えると反転して
しまうので、スイッチング不良電圧ともいう。)と呼ぶ
。但しくV2<V、 <V3)またΔV=(V3  V
l)を電圧マージンと呼び、マトリクス駆動可能な電圧
幅となる。v3はFLCのマトリクス駆動上、−船釣に
存在すると言ってよい。具体的には、第4図(A)(T
N  SS)の波形におけるvAによるスイッチングを
起こす電圧値である。勿論、バイアス比を大きくするこ
とによりv3の値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太き(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は
1/3〜1/4程度が実用的であった。ところでバイア
ス比を固定すれば、電圧マージン△Vは液晶材料のスイ
ッチング特性に強く依存し、△■の大きい液晶材料がマ
トリクス駆動上非常に有利であることは言うまでもない
この様な、ある一定温度において、情報信号の2通りの
向きによって選択画素に「黒」および「白」の二状態を
書き込むことが可能であり、非選択画素は、その「黒」
または「白」の状態を保持することが可能である印加電
圧の上下限の値およびその幅(駆動電圧マージン△V)
は液晶材料間で差があり特有なものである。また環境温
度の変化によっても、駆動マージンはズしていくため、
実際の表示装置の場合、液晶材料や環境温度に対して最
適駆動電圧にしておく必要がある。
しかしながら、実用上この様なマトリクス表示装置の表
示面積を拡大してい(場合、各画素における液晶の存在
環境の差(具体的には、温度や電極間のセルギャップの
差)は当然大きくなり、駆動電圧マージンが小さな液晶
では、表示エリア全体に良好な画像を得ることが出来な
くなる。
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 下記の重量部で混合した液晶性組成物1−Aを作成した
例示化合物No、        構造式%式% 構造式 重量部 この液晶組成物]、−Aに対して例示化合物1−1、l
−4をそれぞれ下記の重量部で混合し、液晶組成物1−
Bを得た。
例示化合物N。
構造式 次に、これらの液晶組成物を以下の手順で作製したセル
を用いて、光学的な応答を観察した。
2枚の1.1mm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。
この基板上にポリイミド樹脂前駆体[東I)■5P−5
10] 1.0%ジメチルアセトアミド溶液を回転数3
000r、p、mのスピンナーで15秒間塗布した。成
膜後、60分間、300°C加熱縮合焼成処理を施した
。この時の塗膜の膜厚は約120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
に平行となる様にし、接着シール剤しリクソンポンド(
チッソ■)]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。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、前述した第4図に示す
駆動波形(l/3バイアス)で駆動電圧マージン△V 
(V3−V2 )を測定した。その結果を次に示す。(
尚、△tはV 2 ’= 15Vとなる様に設定) 10℃     25℃     40℃駆動電圧マー
ジ:/    11.OV     10.5V   
  7V(測定時設定△t)   (310μ5ec)
  (90μ5ec)   (361t 5ec)さら
に25℃における駆動電圧マージンの中央値に電圧を設
定して測定温度を変化させた場合駆動可能な温度差(以
下、駆動温度マージンという)は±3.2℃であった。
また、25℃におけるこの駆動時のコントラストはlO
であった。
比較例1 実施例1で混合した液晶組成物1−Bのうち例示化合物
No、 2−4を混合せずに1−Aに対して例示化合物
No、 1−1のみを混合した液晶組成物]、−Cと例
示化合物No、 l −1を混合せずに1−Aに対して
例示化合物No、 2−4のみを混合した液晶組成物1
−Dを作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物1−A、
1−C及び1−Dをセル内に注入する以外は、全〈実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△Vを測定した。その結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃    25℃    40℃ 1−A8V8V6V (400μ5ec)   (110μ5ec)   (
40μ5ec)1−C8,5V     8.OV  
   6V(380μ5ec)   (110μ5ec
)   (40μ5ec)1−D    9.OV  
   8.5V     6V(350μ5ec)  
 (100μ5ec)   (40μ5ec)さらに2
5℃における駆動温度マージンは、l−Aで±1.9℃
、t−Cで±2.2℃、1−Dで上2゜4°Cであった
実施例1と比較例1より明らかな様に、本発明による液
晶性組成物1−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆
動温度マージンは広がっており、環境温度の変化や、セ
ルギャップのバラツキに対して画像を良好に保つ能力に
すぐれている。
実施例2 実施例1″C混合した液晶組成物1−A、75重量部に
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2−Bを得た。
これを用いた他は実施例1と同様の方法で強誘電性液晶
素子を作成し、実施例1と同様の方法で駆動マージンを
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。
10℃     25℃     40℃駆動電圧マー
ジン11.OV     11.OV     7.O
V(測定時設定△t)   (300μ5ec)  (
80μ5ec)   (35μ5ec)さらに25°C
における駆動温度マージンは、上3゜4°Cであった。
またこの温度における、この駆動時のコントラストは1
1であった。
比較例2 実施例2で混合した液晶組成物2−Bのうち例示化合物
No、2−43を混合せずに1−Aに対して例示化合物
No、 1−17のみを混合した液晶組成物2−Cと例
示化合物No、1−17を混合せずに1−Aに対して例
示化合物No、 2−43のみを混合した液晶組成物2
−Dを作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物1−A、
2−C及び2−Dをセル内に注入する以外は、全(実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△Vを測定した。その結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃    25℃    40’C1−A    
8V      8V      6V(400μ5e
c)   (110μ5ec)   (40μ5ec)
2−CB、5V     8.5V      6V(
360μ5ec)   (100μ5ec)   (4
0μ5ec)2−D    9.5V     9.O
V      6V(300μ5ec)   (90μ
5ec)   (40μ5ec)さらに25℃における
駆動温度マージンは、l−Aで上1゜9℃、2−Cで上
2゜3℃、2−Dで上2゜5°Cであった。
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2−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆動
温度マージンは広がっており、環境温度の変化や、セル
ギャップのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にす
ぐれている。
実施例3 下記型1部で混合した液晶組成物3−Aを作成した。
例示化合物N。
構造式 %式% 構造式 重量部 c、 n90CH,CH!O@−COO@@−COOC
,H13C1゜H2,o−@−coo−+@−oc、n
、7C1゜H2,@coo−ぐ巨ΣQC,H,。
この液晶組成物3−Aに対して例示化合物1−1、 2
−4. 2−16をそれぞれ下記の重1部で混合し、液
晶組成物3−Bを得た。
例示化合物No。
構造式 %式% 液晶組成物1−Bをこの液晶組成物3−Bに代えたほか
は実施例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
実施例1と同様の方法で駆動電圧マージン△V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。
10℃     25°C40℃ 駆動電圧マージン12.5V     12.OV  
   8.5V(測定時設定△t)   (960μ5
ec)  (290μ5ec)  (90μ5ec)さ
らに25℃における駆動温度マージンは、±3.4°C
であった。またこの温度における、この駆動時のコント
ラストは10であった。
比較例3 実施例3で混合した液晶組成物3−Bのうち例示化合物
No、2−4. 2−16を混合せずに3−Aに対して
例示化合物NO,1−1のみを混合した液晶組成物3−
Cと例示化合物No、 1−1を混合せずに3−Aに対
して例示化合物No、2−4.2−16のみを混合した
液晶組成物3−Dを作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物3−A、
3−C及び3−Dをセル内に注入する以外は、全(実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△Vを測定した。その結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃    25°0    40°C3−A   
 IOV     IOV     8V(1300g
、 5ec)  (340u 5ec)   (100
μ5ec)3−C11,OV     10.5V  
   8V(1000μ5ec)  (320μ5ec
)   (100μ5ec)3−D    12.OV
     10.5V     8V(980μ5ec
)   (320μ5ec)   (100μ5ec)
さらに25℃における駆動温度マージンは、3−Aで±
2.4℃、3−Cで±2.6℃、3−Dで仕2.8℃で
あった。
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3−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆動
マージンは広がっており、環境温度の変化やセルギャッ
プのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にすぐれ−
Cいる。
実施例4 実施例3で混合した液晶組成物3−A、75重量部に対
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N。       構  造  式これを用いた他
は実施例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
実施例1と同様の方法で駆動マージンを測定し、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。
10°C25°C40°C 駆動電圧?−’)>    13.5V     12
.5V     9.OV(測定時設定△t)   (
940μ5ec)  (280μ5ec)  (80μ
5ec)さらに25°Cにおける駆動温度マージンは、
±3.6°Cであった。またこの温度における、この駆
動時のコントラストは11であった。
比較例4 実施例4で混合した液晶組成物4−Bのうち例示化合物
No、2−56.2−43を混合せずに3−Aに対して
例示化合物No、1−24のみを混合した液晶組成物4
−Cと例示化合物No、1−24を混合せずに3−Aに
対して例示化合物No、2−56. 2−43のみを混
合した液晶組成物4−Dを作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物3−A、
4−C及び4−Dをセル内に注入する以外は、全〈実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△Vを測定した。ぞの結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃     25℃    40℃3−A    
IOV      IOV      8V(1300
μ5ec)    (340μ5ec)   (100
μ5ec)4−CI 1.5V      10.5V
     8V(1000μ5ec)    (310
1lsec)   (100μ5ec)4−C11,O
V      10.OV     8V(1100μ
5ec)    (320μ5ec)   (100μ
5ec)さらに25°Cにおける駆動温度マージンは、
3−Aで上2゜4℃、4−Cで上2゜8℃、4−Dで上
2゜6℃であった。
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4−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆動
電圧および温度マージンは広がっており、環境 温度の
変化や、セルギャップのバラツキに対して画像を良好に
保つ能力にすぐれて実施例5 下記重量部で混合した液晶組成物5−Aを作成した。
例示化合物No。
構造式 %式% 構造式 重量部 C,H,0CI(2C1’i□o@−coo@<◇−C
OOC,H,。
この液晶組成物5−Aに対して例示化合物1−1.2−
4をそれぞれ下記の重1部で混合し、液晶組成物5−B
を得た。
例示化合物No。
構造式 液晶組成物1−Bをこの液晶組成物5−Bに代えたほか
は実施例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
実施例1と同様の方法で駆動電圧マージン△V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
一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。
10℃     25℃     40’C駆動電圧マ
ージン   12.OV     12.5V    
 9.OV(測定時設定△t)   (820μ5ec
)  (220μ5ec)  (72μ5ec)さらに
25℃における駆動温度マージンは、上3゜2°Cであ
った。またこの温度における、この駆動時のコントラス
トは10であった。
比較例5 実施例5で混合した液晶組成物5−Bのうち例示化合物
No、 2−4を混合せずに5−Aに対して例示化合物
No、 1−5のみを混合した液晶組成物5−Cと例示
化合物No、 1−5を混合せずに5−Aに対して例示
化合物No、 2−4のみを混合した液晶組成物5−D
を作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物5−A、
5−C及び6−Dをセル内に注入する以外は、全〈実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△■を測定した。その結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃    25℃    40℃ 5−A    9V     9.5V     8.
5V(1050μ5ec)  (280tt 5ec)
   (78μ5ec)5−C10,OV     1
0.OV     8.5V(920μ5ec)   
(260g、 5ec)   (78μ5ec)5−D
    Io、5V     lO,OV     8
.5V(900μ5ec)   (260μ5ec) 
  (78μ5ec)さらに25℃における駆動温度マ
ージンは、5−Aで±2.2℃、5−Cで±2.3°C
,5−Dで±2.5℃であった。
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5−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆動
マージンは広がっており、環境温度の変化やセルギャッ
プのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にすぐれて
いる。
実施例6 実施例5で混合した液晶組成物5−A、75重量部に対
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。
これを用いた他は実施例1と同様の方法で強誘電性液晶
素子を作成し、実施例1と同様の方法で駆動マージンを
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。
lOoC25°C40°C 駆助電圧マージン12.OV     13.OV  
   9.OV(測定時設定△t)   (8001t
 5ec)  (210μ5ec)  (72μ5ec
)さらに25℃における駆動温度マージンは、±3.6
°Cであった。またこの温度における、この駆動時のコ
ントラストは11であった。
比較例6 実施例6で混合した液晶組成物6−Bのうち例示化合物
No、2−43を混合せずに5−Aに対して例示化合物
No、 1−3のみを混合した液晶組成物6−Cと例示
化合物No、 1−3を混合せずに5−Aに対して例示
化合物No、 2−43のみを混合した液晶組成物6−
Dを作成した。
液晶組成物1−Bを用いる代わりに液晶組成物5−A、
5−C及び5−Dをセル内に注入する以外は、全〈実施
例1と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、駆動電
圧マージン△Vを測定した。その結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△↑) 10℃    25°C40°C 3−A    9V     9.5V      8
.5V(105c)μ5ec)  (280μ5ec)
   (78μ5ec)6−C9,5V     10
.OV     8.5V(960μ5ec)   (
260μ5ec)   (78μ5ec)6−D   
 Io、5V    lo、5V     8.5V(
900μ5ec)   (240μ5ec)   (7
8μ5ec)さらに25℃における駆動温度マージンは
、5− Aで±2.2℃、6−Cで±2゜4℃、6−D
で±28°Cであった。
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6−Bを含有する強誘電性液晶素子の方が駆動
マージンは広がっており、環境温度の変化や、セルギャ
ップのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にすぐれ
ている。
実施例7 実施例1及び比較例1で使用した液晶組成物1−A。
!−B、l−C,l−DをSiO□を用いずに、ポリイ
ミド樹脂だけで配向制御層を作成した以外は全(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
と同様の方法で駆動電圧マージンを測定した。その結果
を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 100c     25℃    40°C1−B  
 12.OV     11.OV     8.0V
(2601t 5ee)   (82μ5ec)   
(40μ5ec)1−C9,5V     8.5V 
    7.0V(360μ5ec)   (100μ
5ec)   (40μ5ec)1−D   Io、O
V     9.OV     6,5V(320μ5
ec)   (90μ5ec)   (40μ5ec)
1−A   8.2V     8.3V     6
.3’V(370μ5ec)   (100μ5ec)
   (40μ5ec)さらに25℃における駆動温度
マージンは、1−B  上3゜2°C ! ’−C上2゜2°C 1−D   上2゜4°C 1−A   上2゜0°C であった。
実施例7より明らかな様に、素子構成を変えた場合でも
本発明に従う強誘電性液晶組成物1−Bを含有する素子
は、他の液晶組成物を含む素子に比べ実施例1と同様に
駆動マージンは広がっており、環境温度の変化や、セル
ギャップのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にす
ぐれている。
実施例8〜15 実施例!、 3.5で用いた例示化合物および液晶性組
成物に代えて表1に示した例示化合物および液晶性組成
物を各重量部で用い8−B=15−Hの液晶性組成物を
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25°Cの駆動マージンを測定し、スイッチング状態
等を観察した。
作成した各々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。
測定結果を表1に示す。
実施例8〜15より明らかな様に本発明による液晶性組
成物8−B〜15−Bを含有する強誘電性液晶素子は駆
動マージンは広がっており環境温度の変化やセルギャッ
プのバラツキに対して画像を良好に保つ能力にすぐれて
いる。
実施例16 実施例1で使用した液晶組成物1−Hに対して以下に示
す例示化合物を以下に示す重1部で混合して液晶組成物
16−Bを得た。
例示化合物Nα     構造式       重1部
この液晶組成物を用いた以外は、全(実施例1と同様な
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で駆動電圧マージンΔVを測定した。
10℃   25°0     40℃駆動電圧マージ
ン   10.OV     10.5V      
 7.OV(測定時設定△t)   (370μ5ec
)   (95μ5ec)   (38μ5ec)さら
に、上記液晶素子を用い、25℃において直交ニコル下
でチルト角を測定したところ、7.8°であった。次に
60KHz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、13.5゜であった。この時
透過率を測定したところ14%であった。また同時にコ
ントラスト比を測定したところ70:lであった。
比較例16 液晶組成物1−Bに代えて、液晶組成物1−Aに前述の
Na 3−10の化合物を用い実施例16と同様な比率
で含有させた液晶組成物16−Cを作成した。
これら液晶組成物16−Cおよび1−A、l−Bを用い
て実施例1と同様な方法でそれぞれ強誘電性液晶素子を
作成し、駆動電圧マージン△Vを測定した。
また、さらに、実施例16と全く同様な方法でチルト角
を測定した。結果を次に示す。
10’0    25℃    40°C1−A   
 8.OV     8.OV     6.0V(4
00μ5ec)   (110μ5ec)   (40
μ5ec)1−B    11.OV     10.
5V     7.0V(310μ5ec)   (9
0μ5ec)   (36μ5ec)16−C7,OV
     7.5V     6.0V(450μ5e
c)   (120μ5ec)   (40μsec)
チルト角(25℃) 初期チルト角  ACスタビライズ時 (無電界時)   (60KHz、±8■矩形波印加時
)1−A7.8°       8.0゜1−8   
7.7°       7.8゜16−0   8.0
’       13.7゜実施例16と比較例16に
より明らかな様に、本発明による液晶組成物に誘電異方
性が負の液晶性化合物を混合することにより、駆動マー
ジンが広がった上に、さらに、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され
ることがわかった。
実施例17 実施例1で使用した液晶組成物1−B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
17−Bを得た。
例示化合物N0 構造式 %式% 構造式 重】部 この液晶組成物を用いた以外は、全〈実施例1と同様な
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例1と同様の方
法で駆動電圧マージン△Vを測定した。
10’0     25°0     40℃駆動電圧
マージンll0V     IOV      7.5
V(測定時設定△t)   (330μ5ec)  (
95μ5ec)   (38μ5ec)さらに、上記液
晶素子を用い、25°Cにおいて直交ニコル下でチルト
角を測定したところ、8,7°であった。次に60KH
zの周波数で±8■の矩形波を印加しながらチルト角を
測定したところ、13.3゜であった。この時透過率を
測定したところ13.6%であった。また同時にコント
ラスト比を測定したところ59:1であった。
比較例17 液晶組成物1−Bに代えて、液晶組成物1−Aに前述の
NO3−90,3−12,3−122,3−70,3−
1073−111,3−167の化合物を実施例17と
同様な比率で含有させた液晶組成物17−Cを作成した
これら、液晶組成物17−Cおよびl−A、l−Bを用
いて実施例1と同様な方法でそれぞれ強誘電性液晶素子
を作成し、駆動電圧マージン△Vを測定した。
また、さらに、実施例16と全く同様な方法でチルト角
を測定した。結果を次に示す。
駆動電圧マージン(測定時設定△t) 10℃     25°C40℃ 1−A     8.0V      B、OV   
   6,0V(400μ5ec)   (110μ5
ec)   (40μ5ec)1−B     11.
OV     10.5V     7.0V(310
μ5ec)   (90tt 5ec)    (36
μ5ec)17−C7,5V      7.5V  
    6,5V(410μ5ec)   (120μ
5ec)   (45μ5ec)チルト角(25℃) 初期チルト角    ACスタビライズ時(無電界時)
   (60KHz、±8v矩形波印加時)1−A7.
8°       8.0゜1−8   7.7°  
     7.8゜17−C9,0°       1
3.7゜実施例17と比較例17により明らかなように
、本発明による液晶組成物に誘電異方性が負の液晶性化
合物を混合することにより、駆動電圧マージンが広がっ
た上に、さらに、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されることがわか
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、駆動電圧マージンが太き(、素子
の表示エリア上にある程度の温度バラツキがあっても全
画素が良好にマトリクス駆動できる駆動温度マージンの
広がった液晶素子とすることができる。
またさらに、本発明の特定の化合物を有する強誘電性液
晶組成物に、誘電異方性が負の液晶性化合物を含有する
ことにより、前述の特徴を有したうえに、更にACスタ
ビライズ効果による表示特性が大幅に改善された液晶素
子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は強誘電性液晶を用いた液晶表示素子の一例の断
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す斜視図、 第4図は実施例中で用いた駆動法の波形図、第5図はマ
トリクス電極を配置した強誘電性液晶パネルの平面図、 第6図は、第4図(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ーンの模式図、第7図は、
駆動電圧を変化させたときの透過率の変化を表すつまり
V−T特性図、 第8図はΔε値の異なるFLCのVrmsに対するθa
の変化を示す図である。 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6 ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・リード線7・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・電源8・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・偏光板9・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・光源!0・・・・・・・・・・・・・・・・・・
入射光■・・・・・・・・・・・・・・・・・・透過光
第2図において、 1a 1b 第3図において、 1a 1b 3a 3b 4a 4b a b 基板 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 下向きの電界 噺す団 下70 イ

Claims (6)

    【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はC_1〜C_1_8の置換基を有して
    いても良い直鎖状又は分岐状のアルキル基、R_2はC
    _1〜C_1_2の直鎖状のアルキル基、X_1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▼、▲
    数式、化学式、表等があります▼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▼ 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) ただし、R_3、R_4はC_1〜C_1_8の置換基
    を有していても良い直鎖状又は分岐状のアルキル基であ
    る。 ただし少なくとも一方は光学活性である。X_2、X_
    3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▼、で示される化合物の少なくとも
    1種と、さらに、誘電異方性(Δε)が負の液晶性化合
    物の少なくとも1種とを含む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。
  2. (2)前記誘電異方性が負の液晶性化合物がΔε<−2
    であるところの請求項1記載の強誘電性カイラルスメク
    チック液晶組成物。
  3. (3)前記誘電異方性が負の液晶性化合物がΔε<−5
    であるところの請求項2記載の強誘電性カイラルスメク
    チック液晶組成物。
  4. (4)前記誘電異方性が負の液晶性化合物がΔε<−1
    0であるところの請求項3記載の強誘電性カイラルスメ
    クチック液晶組成物。
  5. (5)前記誘電異方性が負の液晶性化合物が下記一般式
    (III−[1])から(III−[5])で示される化合物
    の中から選ばれることを特徴とする請求項1から4項記
    載の強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物。 一般式(III−[1]) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔R_a、R_bは置換基を有していてもよい直鎖状又
    は分岐状のアルキル基、 X_a、X_d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▼、
    X_b、X_cは単結合、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、−CH_
    2CH_2−、A_a、A_bは単結合、▲数式、化学
    式、表等があります▼(トランス)、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
    (トランス・トランス)、 ▲数式、化学式、表等があります▼(トランス)、▲数
    式、化学式、表等があります▼、A_a、A_bがとも
    に単結合の場合、X_b、X_cは単結合であり、X_
    a、X_dは供に単結合又は供に−O−であるか、又は
    X_aが▲数式、化学式、表等があります▼で、X_d
    が▲数式、化学式、表等があります▼である。 Y_a、Y_bは、シアノ基、ハロゲン、水素、ただし
    Y_a、Y_bが同時に水素にはならない。〕一般式(
    III−[2]) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔R_e、R_fは置換基を有していてもよい直鎖状又
    は分岐状のアルキル基、 X_e、X_h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▼、
    X_f、X_g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▼、単結合、A_e、
    A_f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▼、単結合、ただしA_e、A
    _fが同時に単結合にはならない。〕一般式(III−[
    3]) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔A_iは単結合、▲数式、化学式、表等があります▼
    、 A_jは単結合、▲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_i、R_jは置換基を有していてもよい直鎖又は分
    岐のアルキル基、ただしA_jが単結合のとき直鎖アル
    キル基であり、Z_1は−O−又は−S−、X_i、X
    _k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▼、X_jは単結合、▲数式、化
    学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、−CH_2O−、−OCH_2−、ただしA_
    iが単結合のときX_iは単結合であり、A_jが▲数
    式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等
    があります▼のときX_jは単結合ではなく、A_jが
    単結合のときX_kは単結合である。〕一般式(III−
    [4]) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔R_l、R_mは置換基を有していてもよい直鎖又は
    分岐のアルキル基、 A_l、A_mは単結合、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、ただしA
    _k、A_lは同時に単結合にならない。 X_l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▼、X_mは
    単結合、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
    化学式、表等があります▼、−CH_2O−、−OCH
    _2−、−CH_2CH_2−、−C≡C−〕 一般式(III−[5]) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔R_n、R_oは置換基を有していてもよい直鎖又は
    分岐のアルキル基、 X_n、X_q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▼、
    X_o、X_pは単結合、▲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▼、−CH_2O−、−OCH
    _2−、−CH_2CH_2−、 A_n、A_pは単結合、▲数式、化学式、表等があり
    ます▼、▲数式、化学式、表等があります▼、A_o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▼、 Z_2は▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式
    、化学式、表等があります▼〕
  6. (6)請求項1記載の強誘電性カイラルスメクチック液
    晶組成物を1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。
JP14798689A 1988-07-14 1989-06-09 強誘電性カイラルスメクチック液晶組成物およびこれを含む液晶素子 Pending JPH0312481A (ja)

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ES89112879T ES2068219T3 (es) 1988-07-14 1989-07-13 Composicion de cristal liquido ferroelectrico quiral esmectico y dispositivo de cristal liquido que utiliza la misma.
AT89112879T ATE118807T1 (de) 1988-07-14 1989-07-13 Ferroelektrische, chirale, smektische flüssigkristall-zusammensetzung und vorrichtung zu deren anwendung.
EP89112879A EP0350936B1 (en) 1988-07-14 1989-07-13 Ferroelectric chiral smectic liquid crystal composition and liquid crystal device using same
DE68921260T DE68921260T2 (de) 1988-07-14 1989-07-13 Ferroelektrische, chirale, smektische Flüssigkristall-Zusammensetzung und Vorrichtung zu deren Anwendung.
US08/053,828 US5512208A (en) 1988-07-14 1993-04-30 Ferroelectric chiral smectic liquid crystal composition and liquid crystal device using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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