JPH0383971A - 化合物およびこれを含む液晶組成物およびこれを使用した液晶素子 - Google Patents

化合物およびこれを含む液晶組成物およびこれを使用した液晶素子

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JPH0383971A
JPH0383971A JP1219768A JP21976889A JPH0383971A JP H0383971 A JPH0383971 A JP H0383971A JP 1219768 A JP1219768 A JP 1219768A JP 21976889 A JP21976889 A JP 21976889A JP H0383971 A JPH0383971 A JP H0383971A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な液晶性化合物、それを含有する液晶組
成物およびそれを使用した液晶素子に関し、さらに詳し
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、およびそれを使用した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関するものである。
〔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、5chadt)とダブ
リュ ヘルフリツヒ(W、He1frich)著“アプ
ライド フィジックス レターズ(“AppliedP
hysics  Letters”) Vo、18. 
No、4 (1971゜2.15) P、127〜12
8のVoltage DependentOptica
l Activity of a Twisted N
ematicLiquid  Crystal”に示さ
れたTN (TwistedNematic)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ている。
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。
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17N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クラーク(C1a
rk)およびラガウエル(Lagerwalりにより提
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*相)又はH相(SmH宰相)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
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。
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言い難い。
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[1F (ただし、Eは印加電界である) の関係が存在する。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)印加電界Eを高くする 方法がある。しかじ印加電界は、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。
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。
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。
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。
一方、代表的な強誘電性液晶セルの構成は、ガラス基板
上にITO等で電極パターンを形成し、その上にSi0
2等で上下基板のショート防止層を形成(約1000人
)、その上にポリイミド(pr ;東し社5P510,
5P710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
ように向い合わせて構成し、その基板間隔を1〜3μm
に保つものである。
このような条件下で配列した強誘電性液晶は、−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■。の強度に対してI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、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プレー配向をとった場合、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
かなか遠戚できない。
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θa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6
1−245142号、61−246722号、61−2
46723号、61−246724号、61−2490
24号、61−249025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、θa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
)。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、強誘電性液晶素子を実用できるように
、前述の問題点を解決すること、すなわち、第一に新規
な液晶化合物を用いることにより、応答特性が優れてい
る液晶組成物および該液晶組成物を用いた液晶素子を提
供すること、第二に新規な液晶化合物を用いることによ
り、ACスタビライズ効果をもたせ、表示特性を大きく
向上させられる液晶組成物および該液晶組成物を用いた
液晶素子を提供することにある。
本発明は、下記一般式CI] [エコ (式中、R,、R2はそれぞれ置換基を有していてもよ
い炭素原子数1〜16のアルキル基であり、Xl+  
x2+  X 3はそれぞれ単結合、−〇−X、はそれ
ぞれ水素原子、F、C1,Br、CH3゜CNまたはC
F3である。ただしA1が単結合の場合にX、は必ず単
結合である。) で示される液晶性化合物、該液晶性化合物の少なくとも
一種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を提供するものである
一般式[IIで示される液晶性化合物のうち、xlは好
ましくは単結合、−o−、−co−であり、リ    
  U である。さらに、より好ましいRI r  R2は下記
(i)〜(iv )から選ばれる。
i)炭素原子数1〜16のn−アルキル基、より好まし
くは炭素原子数3〜12のn−アルキル基(ただしmは
1〜6の整数であり、nは2〜8の整数である。又、光
学活性であっても良い。)(ただしrは0〜6の整数で
あり、SはOもしくは1である。又、tは1〜12の整
数である。又、これは光学活性であっても良い。) iv )          F + CH2) ITlcHcXH2に+1* (ただしmはOまたは1で、Xは1〜14の整数である
。) またA1は好ましくは −〇9− 4ト 一(ツ→ または単結合である。さらにA2は好ましく
は−<E)=、−@−または単結合であり、より好まし
くは単結合である。
従来チアジアゾール環を有する液晶化合物についてはり
、Demus et al、、 Flu ssige 
Kr1stallein  Tabellen  II
、 359−361 (1984)、特開昭62−51
644号、特開昭63−222148号、特開昭64−
61472号および国際出願88108019で知られ
ているが、本発明の一般式[IIで示されるナフタレン
環を含むチアジアゾール誘導体に関しては国際出願88
108019以外に何ら示唆されていない。さらに国際
出願88108019においてもクレームでは包含され
るものの具体的な例示は全くなされていない。本発明者
等は一般式[IIで示されるナフタレン環を含むチアジ
アゾール誘導体が従来のチアジアゾール誘導体に比べて
広範囲の液晶相(とくにS m C相)を有し、本発明
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
を用いることにより低温における作動特性が改善されて
応答速度の温度依存性が軽減されることを見い出した。
さらに本発明化合物を含む強誘電性カイラルスメクチッ
ク液晶組成物を用いた液晶素子はACスタビライズ効果
により表示特性が改善されることがわかった。
〔発明の詳細な説明〕
前記一般式[I] で表わされる液晶性化合物の 一般的な合成法を以下に示す。
あるいは タレン環あるいはA2に存在する水酸基またはカルボキ
シル基を保護し、チアジアゾール環に閉環した後に保護
基を脱離させ、その後R1〜X、−A。
あるいはR2−X3(−A2−X2チ。とすることも可
能である。
前記一般式[I]で表わされる液晶性化合物の具体的な
構造式を以下に示す。
す す T:Ir (i−toi) す υ す (1−118)。
す F 本発明の液晶組成物は前記一般式[I]で示される液晶
性化合物の少なくとも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
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挙げ
る。
化合物No。
CH3 C,H,、O喜O助1cH2占HC2H。
ネ H3 H3 H3 CH。
C3゜H21喝昏0CH2CHOC3H7* H3 υ H3 l F CF3 I c 8H,70−@−@−COCHCa H11* c 6H、、O−@−CO−@−@−C0CHO8H,
7* cs)(+を播昏QC6H13 CsH,1<$C、H,3 υ C7゜H210−@−CH20i oc s H19C
,2H2I、 o−@−cH2o−@−oc 6H。
C3H7−@−CH2o1)c、oH2゜本発明の液晶
性化合物と1種以上の他の液晶性化合物、あるいはそれ
を含む液晶組成物(これらは強誘電性液晶化合物、およ
び強誘電性液晶組成物であっても良い。以下、これらを
液晶材料と略す。)との配合割合は液晶材料100重量
部当り、本発明による液晶性化合物を1〜500重量部
とすることが好ましい。
また、本発明の液晶性化合物を2種以上用いる場合も液
晶材料との配合割合は前述した液晶材料100重量部当
り、本発明による液晶性化合物の2種以上の混合物を1
〜500重量部とすることが好ましい。
第1図は強誘電性液晶素子の槙成の説明のために、本発
明の強誘電性液晶層を有する液晶素子の一例の断面概略
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゜Sn0
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
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。
絶縁性配向制御層の層厚は通常30人〜1μm1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C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、等相
方から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図は透過型なので光源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In 203 、 SnO2あるいはITO(In
dium−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S
mC*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、双極子モーメント(P上)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)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、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。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3
3b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。
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 (例示化合物1−30) 4−デシルベンゾヒドラジド0.80g (2,89m
mole)。
6−デシルオキシ−2−ナフトイルクロライド1.10
g(3,17mmole)、ジオキサン20mj!を5
0mA!三つロフラスコに入れ、内温85−90℃に加
熱撹拌しながらピリジン1.10mj! (13,6m
mole)を加えた。その後同じ温度で1時間撹拌した
。反応終了後反応物を放冷し、氷水150 m I!中
に注入した。析出した結晶を濾取水洗し、さらにメタノ
ールで洗浄してN−4−デシルベンゾイル−N’ −(
6−デシルオキシ−2−ナブトイル)ヒドラジン1.6
9g(収率99.5%)を得た。
N−4−デシルベンゾイル−N’−(6−デシルオキシ
−2−ナフトイル)ヒドラジン0.80g(1,36m
 m o l e ) 、 L a w e s s 
o n ’ s試薬0.60g (1,48mmole
)。
テトラヒドロフラン12m1を50m1!ナスフラスコ
に入れ、50分間還流撹拌を行った。反応終了後反応物
を水酸化ナトリウム0.50gを溶かした氷水100m
1に注入し、析出した結晶を濾取水洗し、さらにメタノ
ールで洗浄する。この結晶をトルエンを展開溶媒とした
シリカゲルカラムで精製し、トルエン−メタノール混合
溶媒で再結晶し、さらにテトラヒドロフランで再結晶し
て、2−(4−デシルフェニル) −5−(6−デシル
ナフタレン−2−イル)−1,3,4−チアジアゾール
0.51 g (収率64.0%)を得た。この化合物
の相転移温度を次に示す。
63.5 197.6 実施例2 (例示化合物1−97) υ C,H,3CNHNH2 ヘプタノヒドラジド0.40g (2,77mmole
)。
6−デシルオキシ−2−ナフトイルクロライド1.05
g(3、03m m o l e ) 、 ジオキサン
20 m lを50mj!三つロフラスコに入れ、内温
85℃付近に保ちながらピリジン1.05mf (13
,0mmole)を加えた。その後内温を90−92℃
に保って40分間加熱撹拌した。反応終了後反応物を放
冷し、氷水150m1中に注入し、析出した結晶を濾取
水洗した。この結晶をアセトンで再結晶してN−ヘプタ
ノイル−N>−(6−デシルオキシ−2−ナフトイル)
ヒドラジン1,21g (96,0%)を得た。
N−ヘプタノイル−N’ −(6−デシルオキシ−2−
ナフトイル)ヒドラジン1.20g (2,64mmo
le)。
Lawesson’s試薬1.20g (2,97mm
ole)、テトラヒドロフラン15mj!を50ml1
ナスフラスコに入れ、45分間還流撹拌を行った。反応
終了後反応物を水酸化ナトリウム0.95gを溶かした
氷水100m1に注入し、析出した結晶を濾取水洗した
。この結晶をトルエンを展開溶媒としたシリカゲルカラ
ムで精製し、トルエン−メタノール混合溶媒で2度再結
晶し、さらに酢酸エチル1回、トルエンで1回再結晶し
、2−へキシル−5−(6−デシルナフタレン−2−イ
ル) −1,3,4−チアジアゾール0.54g (収
率45.2%)を得た。この化合物の相転移温度を次に
示す。
85.3        115.4 比較例1 次に示す経路で2−へキシル−5−(4−デシルオキシ
フェニル) −1,3,4−チアジアゾールを合成した
この化合物は以下の相転移温度を示す。
実施例2と比較例1からナフタレン環を導入した2−へ
キシル−5−(6−デシルナフタレン−2−イル) −
1,3,4−チアジアゾールの方が広範囲でSmC相を
持つことがわかる。
実施例3(例示化合物1−9) 6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸2.OOg (10゜
6 m m o l e ) 、無水酢酸4.0mj!
、濃硫酸2滴を30mj!ナスフラスコに入れ、90℃
付近で1時間加熱撹拌した。反応物を室温まで冷却し、
氷水100mj!中にあけ、析出した結晶を濾取水洗す
る。エタノールで再結晶して6−アセトキシ−2−ナフ
トエ酸1.48g (収率60.5%)を得た。
6−アセトキシ−2−ナフトエ酸1.45g (6,3
0mmole)に塩化チオニル2.0mf、DMFI滴
を加え30分間還流撹拌した。過剰の塩化チオニルを減
圧留去し、6−アセトキシ−2−ナフトエ酸塩化物を得
た。
100mI!三つロフラスコに4−ヘキシルベンゾヒド
ラジド1.30g (5,90mmole)を入れ、前
述の6−アセトキシ−2−ナフトエ酸塩化物をジオキサ
ン45mfに溶かして加え、内温を83℃付近に保って
撹拌下ピリジン2.20mj!を加えた。その後83−
83.5℃で25分間加熱撹拌した。反応終了後反応物
を氷水中で冷却し、その後反応物を氷水300m1に注
入する。析出した結晶を濾取水洗し、さらにメタノール
で洗浄してN−4−ヘキシルベンゾイル−N’ −(6
−アセトキシ−2−ナフトイル)ヒドラジン2.22g
 (87,0%)を得た。
N−4−へキシルベンゾイル−N’ −(6−アセトキ
シ−2−ナフトイル)ヒドラジン2.20g (5,0
9m m o l e ) 、 L a w e s 
s o n ’ s試薬2.21g (5,46mmo
le)。
テトラヒドロフラン30 m lを100rrlナスフ
ラスコに入れ、40分間還流撹拌を行った。反応終了後
反応物を氷水中で冷却し、水酸化ナトリウム1.69g
を溶かした氷水200m1に注入した。析出した結晶を
濾取水洗し、アセトンで再結晶して2−(4−へキシル
フェニル)−5−(6−アセドキシナフタレンー2−イ
ル) −1,3,4−チアジアゾール1.62g(収率
74.0%)を得た。この化合物は以下の相転移温度を
示す(例示化合物1−156)。
120.0      248.8 水酸化カリウム0 、62 g (9、39m m o
 l e )をエタノール30mj!に60−65℃で
溶解し、2−(4−ヘキシルフェニル)−5−(6−ア
セドキシナフタレンー2−イル) −1,3,4−チア
ジアゾール1.50g(3、48m m o l e 
)を加えて同じ温度でlO分間加熱撹拌した。反応物を
氷水100 m lに注入し、濃塩酸0.83m1を加
えて析出しだ結晶を濾取水洗し、アセトンで再結晶して
2−(4−へキシルフェニル)−5−(6−ヒトロキシ
ナフタレンー2−イル)−1゜3.4−チアジアゾール
1.19g (収率87.9%)を得た。
2−(4−へキシルフェニル)−5−(6−ヒトロキシ
ナフタレンー2−イル) −1,3,4−チアジアゾー
ル0.30g (0,77mmole)、 KOHo、
08g(1、21m m o l e ) 、 n−ブ
タノール4mj!を20 m lナスフラスコに入れて
80℃付近で加熱溶解させ、同じ温度で加熱撹拌下n−
ブチルブロマイド0.12m1 (1,12mmole
)を添加した。添加終了後4時間10分還流撹拌を行っ
た。反応終了後反応物を氷水中で冷却し、析出した結晶
を濾取し、メタノールで洗浄する。この結晶をトルエン
に溶かして水洗し、芒硝乾燥後溶媒を留去する。残渣を
トルエンを展開溶媒としたシリカゲルカラムで精製し、
トルエン−メタノール混合溶媒で再結晶して2−(4−
へキシルフェニル)−5−(6−プトキシナフタレンー
2−イル) −1,3,4−チアジアゾール0.25g
 (収率72,8%)を得た。この化合物の相転移温度
を次に示す。
比較例2 次に示す経路で2−(4−へキシルフェニル)−5−(
4−ブトキシフェニル) −1,3,4〜チアジアゾー
ルを合成した。
この化合物は以下の相転移温度を示す。
58.3       140.7      182
.9実施例3と比較例2からナフタレン環を導入した2
−(4−へキシルフェニル)−5−(6−プトキシナフ
タレンー2−イル) −1,3,4−チアジアゾールの
方が広範囲でS m C相を持つことがわかる。
実施例4 (例示化合物1−55) 2−(4−へキシルフェニル)−5−(6−ヒトロキシ
ナフタレンー2−イル) −1,3,4−チアジアゾー
ル0.30g (0,77mmole)、  ピリジン
5mI!を30 m lナススフラスコに入れて溶かし
、水冷撹拌下ヘプタノイルクロライド0.20mf (
1,29mmole)を滴下する。滴下終了後水浴をは
ずし、室温で7時間撹拌後I晩部室温で放置する。反応
物を氷水100m1中へ注入し、析出した結晶を濾取水
洗し、トルエンに加熱溶解させる。トルエン溶液を芒硝
乾燥後溶媒を留去し、残渣をトルエンを展開溶媒とした
シリカゲルカラムで精製し、トルエン−アセトン混合溶
媒で再結晶して2−(4−へキシルフェニル)−5−(
6−ヘブタノイルオキシナフタレンー2−イル) −1゜ 3゜ 4−チアジアゾール0.27g C収 率69.8%)を得た。
この化合物の相転移温度を次に 示す。
73.3 199.3 225.0 実施例5 下記例示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。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
46.14 23.07 11.54 3.56 3.56 例示化合物No。
構 造 式 更に、この液晶組成物Aに対して、例示化合物1−97
を以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Bを作成した
例示化合物No、    構 造 式     重量部
これは下記の相転移温度を示す。
実施例6 2枚の0 、7 m m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■製K
BM−602) 0.2%イソプロピルアルコール溶液
を回転数200Or、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。
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[東し@)SP−510]1.5
%ジメチルアセトアミド溶液を回転数200Or、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250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2μmのアルミナ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■)コ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2μm
であった。
このセルに実施例5で混合した液晶組成物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使って自発分極の大きさPsと
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。その結果を次に示す。
10℃ 30℃ 45℃ 応答速度 488 p 5ec 232 μ5ec 135μsec Ps 3.43nC/c rd 2.64nC/c % 1.66nC/c rd 実施例7 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶 組成物Cを作成した。
例示化合物No。
構 造 式 %式% 式 重量部 2.37 す 2.50 2.50 更に、この液晶組成物Cに対して、例示化合物1−9F
を以下に示す重量部で混合し、液晶組成物りを作成した
例示化合物No、    構 造 式      重量
部これは下記の相転移温度を示す。
実施例8 液晶組成物りを用いた以外は全〈実施例6と同様の方法
で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6と同様の方法で
自発分極の大きさPsと光学応答速度を測定した。
10°0    30℃    45℃応答速度 80
4 p sec     307 μsec     
180 μ5ecPs    4.27nC/Crrr
   2.90nC/crrf   1.96nC/c
rrr実施例9 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物E
を作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部例示化合物No。
構 造 式 更に、この液晶組成物E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Fを作
成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部液晶組成物Fをセル内に注入する以外は全〈実施例6
と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、光学応答速
度を測定した。
その結果を次に示す。
15℃       25°0       35℃応
答速度   141μsec     95 p se
c     81 p sec比較例3 実施例9で混合した液晶組成物Eをセル内に 注入する
以外は全〈実施例6と同様の方法で強誘電性液晶素子を
作成し、光学応答速度を測定した。
その結果を次に示す。
15℃       25℃       35℃応答
速度   155 μsec     100 μse
c     80 p sec\;シー″ 実施例10 実施例9で使用した例示化合物1−3. 1−25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Gを作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6と同様の方
法で光学応答速度を測定した。
測定結果を次に示す。
15℃ 25℃ 35℃ 応答速度 128μ5ec 88μ5ec 77μsec 実施例11 実施例9で使用した例示化合物1−3.1−25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Hを作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6と同様の方
法で光学応答速度を測定した。
測定結果を次に示す。
15℃ 25℃ 35℃ 応答速度 132μ5ec 90μ5ec 82μsec 実施例12 実施例9で使用した例示化合物1−3.1−25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Iを作威した。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
υ この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の方
法で強誘電性液晶素子を作威し、実施例6と同様の方法
で光学応答速度を測定した。
測定結果を次に示す。
15℃ 25℃ 35℃ 応答速度 132 μ5ec 95μ5ec 80μsec 実施例13 実施例9で使用した例示化合物1−3.1−25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Jを作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6と同様の方
法で光学応答速度を測定した。
測定結果を次に示す。
15°C 25℃ 35℃ 応答速度 134μ5ec 99μ5ec 81μsec 実施例14 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物K
を作成した。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
例示化合物No。
構 造 式 更に、この液晶組成物K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、液晶組成物りを作
成した。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
に この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の方
法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6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。
15°0    25℃    35℃応答速度   
379μsec     253μsec     1
98μsec比較例4 実施例14で混合した液晶組成物Kをセル内に注入する
以外は全〈実施例6と同様の方法で強誘電性液晶素子を
作成し、光学応答速度を測定した。
その結果を次に示す。
15℃    25℃    35℃ 応答速度   450 μsec     270 μ
sec     195 μsec実施例15 実施例14で使用した例示化合物1−6.1−64゜1
−73. 1−106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Mを作成
した。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
に この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の方
法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6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。
15°0    25°0    35℃応答速度  
 316 μsec     208 μsec   
  173 μsecまた、駆動時には明瞭なスイッチ
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。
実施例16 実施例14で使用した例示化合物1−6. 1−64゜
1−73. 1−106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Nを作
成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部に この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の方
法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6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。
15℃    25℃    35℃ 応答速度   321 μsec     210 μ
sec     176 μsecまた、駆動時には明
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。
実施例17 実施例14で使用した例示化合物1−6.1−64゜1
−73. 1−106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Oを作成し
た。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の
方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6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。
測定精巣を次に示す。
15℃    25℃    35℃ 応答速度   351 μsec     237 p
 sec     188 μsecまた、駆動時には
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。
実施例18 下記例示化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物P
を作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部例示化合物No。
構 造 式 更に、この液晶組成物P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Qを作
成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部す 液晶組成物Qをセル内に注入する以外は全〈実施例6と
同様の方法で強誘電性液晶素子を作威し、光学応答速度
を測定した。
その結果を次に示す。
10℃    25℃    40℃ 応答速度   1760 μsec    491 μ
seq     153 μsec比較例5 実施例18で混合した液晶組成物Pをセル内に注入する
以外は全〈実施例6と同様の方法で強誘電゛性液晶素子
を作成し、光学応答速度を測定した。
その結果を次に示す。
10℃    25℃    40℃ 応答速度   1980 μsec    548μs
ec     170 μsec実施例19 実施例18で使用した例示化合物1−11. 1−88
゜1−121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Rを作成した。
例示化合物No、    構 造 式     重量部
■ す この液晶組成物を用いた以外は全〈実施例6と同様の方
法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6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。
10℃    25℃    40℃ 応答速度   1790 μsec    496 μ
sec     151 μsecまた、駆動時には明
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。
実施例9〜19より明らかな様に、本発明による液晶組
成物F−J、L〜0およびQ、 R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20 実施例12で使用したポリイミド樹脂前駆体1.5%ジ
メチルアセトアミド溶液に代えて、ポリビニルアルコー
ル樹脂[クラレ■製PUA−117] 2%水溶液を用
いた他は全く同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
実施例6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。
15℃     25℃    35°Cl2Oμse
c   86 μsec   70 p sec実施例
21 実施例12で使用したSiO2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6と
同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例6と同
様の方法や光学応答速度を測定した。
その結果を次に示す。
15℃       25℃       35℃11
8 μsec    84 μsec     72 
μsec実施例20.21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を含
有する素子は、実施例12と同様に低温作動特性の非常
に改善され、かつ、応答速度の温度依存性が軽減された
ものとなっている。
実施例22 ΔεがほとんどOであるチッソ社製液晶C5−1014
〔Δをニー0.4 (sin波、100KHz))と以
下に示す例示化合物を各々下記に示す重量部で混合し、
液晶組成物Sを作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部C5−1014 この液晶組成物を用い、液晶層厚を1.5μmとした他
は、全〈実施例6と同様の方法で強誘電性液晶素子を作
成した。
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。次に60KHzの周波数で±8vの
矩形波を印加しながら顕微鏡観察を行い、チルト角を測
定した。また、このときの透過率を測定した。さらに、
コントラスト比も測定した。結果を下記に示す。
直交ニコル下 チルト角 印 加 下 チルト角 〃  透過率 〃   コントラスト比 C5−1014液晶組成物S 7’       7.6゜ 8.8°     12.8゜ 7.8%     11.9% 8 : 1     31 : 1 実施例23 Δεがほとんど0であるチッソ社製液晶C5−1014
〔Δe・0.4 (sin波、100KHz))と以下
に示す例示化合物を各々下記に示す重量部で混合し、液
晶組成物Tを作成した。
例示化合物No、    構 造 式      重量
部C5−1014 この液晶組成物を用い、液晶層厚を1.5μmとした他
は、全〈実施例6と同様の方法で強誘電性液晶素子を作
成した。
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。次に60KHzの周波数で±8■の
矩形波を印加しながら顕微鏡観察を行い、チルト角を測
定した。また、このときの透過率を測定した。さらに、
コントラスト比も測定した。結果を下記に示す。
直交ニコル下 チルト角 印 加 下 チルト角 〃  透過率 〃   コントラスト比 C8−1014液晶組成物T 7°      8.0゜ 8.8°     14.1’ 7.8%     13.2% 8 : 1     38 : 1 例22.23よりΔεがほとんど0であるC5−101
4に本発明の液晶性化合物を混合することにより得られ
た液晶素子はACスタビライズ効果による表示特性が改
善できることがわかった。
〔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、 l・・・・・・・・・・・・・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・I 第2図において、 1a 1b 24・・・・・・・・ 第3図において、 1a 1b 3a 3b 34a・・・・・・・ 34b・・・・・・・ 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 b 下向きの電界 Z1α

Claims (3)

    【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 ] (式中、R_1、R_2はそれぞれ置換基を有していて
    もよい炭素原子数1〜16のアルキル基であり、X_1
    、X_2、X_3はそれぞれ単結合、−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▼または▲数式、化学式、表等があります▼を示
    す。A_1、A_2はそれぞれ単結合、▲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▼、▲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▼または ▲数式、化学式、表等があります▼を示し、nは0また
    は1である。ここでX_4、X_5はそれぞれ水素原子
    、F、Cl、Br、CH_3、CNまたはCF_3であ
    る。ただしA_1が単結合の場合にX_1は必ず単結合
    である。)で示される液晶性化合物。
  2. (2)請求項(1)記載の液晶性化合物を少なくとも一
    種含有することを特徴とする液晶組成物。
  3. (3)請求項(2)記載の液晶組成物を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。
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