JPH04272989A

JPH04272989A - 液晶組成物、それを有する液晶素子、それ等を用いた表示方法及び表示装置

Info

Publication number: JPH04272989A
Application number: JP3291591A
Authority: JP
Inventors: Yoko Yamada; 容子山田; Kenji Shinjo; 健司新庄; Takao Takiguchi; 隆雄滝口; Takashi Iwaki; 孝志岩城; Gouji Tokanou; 門叶　剛司; Shinichi Nakamura; 真一中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1992-09-29

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物およびそれ
を使用した表示素子並びに表示装置に関し、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
ャッター等に利用される液晶素子並びに該液晶素子を表
示に使用した表示装置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．Ｓｃ
ｈａｄｔ）とダブリュ　　ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆ
ｒｉｃｈ）著“アプライド　　フィジックス　　レター
ズ”（“Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ”）Ｖｏ．１８，　　Ｎｏ．４（１９７１．２
．１５）Ｐ．１２７〜１２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ　　Ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔ　　Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ａｃｔｉｖｉ
ｔｙ　　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。

【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（Ｌａｇｅｒｗａ
ｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２１
６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書等）。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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［ＩＩ］

【００１６】

【外３６】（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（ウ）印加電界Ｅを大きくする方法がある。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。

【００１７】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。

【００１８】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り、応答速度
の温度依存性の小さな液晶組成物が求められている。

【００１９】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、大きな自発分極と低い粘性による高
速応答性を有し、かつ応答速度の温度依存性の小さなカ
イラルスメクチック相を示す液晶組成物が要求される。

【００２０】また、ＴＮ型液晶材料は簡単なラビング配
向処理が行なわれた配向膜を用いて、ネマチック相状態
に配向される。

【００２１】これに対し、ＳｍＣ＊液晶材料は同様な簡
便ラビング配向処理ではジグザグ欠陥や、液晶セル中の
ギャップ保持材（スペーサービーズ等）周辺で配向欠陥
が生じやすいという特徴がある。

【００２２】さらには、液晶セル構成要素に由来する配
向膜表面の凹凸などによって生じた、配向膜ラビング状
態の差異により配向欠陥が容易に生じてしまう。

【００２３】これらは、ＳｍＣ＊相状態が、等方相状態
からいくつかの相転移を経由した相状態である場合が多
い、また、ネマチック相と比較し、より結晶相に近い相
状態であることも起因していると、本発明者らは推察し
ている。

【００２４】そして、これらの配向欠陥は、ＳｍＣ＊液
晶材料の特性である双安定性を低下させ、さらには画質
上、コントラストの低下や、クロストークの増大を招く
要因となってしまう。

【００２５】以上述べた様に、強誘電性液晶素子を実用
化するためには、粘土が低く、高速応答性を有し、かつ
簡便なラビング配向処理によって容易に配向し、欠陥の
ない均一なモノドメイン配向性を示すカイラルスメクチ
ック相を示す液晶組成物が要求される。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強誘
電性を利用した液晶素子を実用できるようにするために
、応答速度の温度依存性の軽減された、しかも良好な均
一モノドメイン配向性を示す液晶組成物、特にカイラル
スメクチック相を示す液晶組成物、および該液晶組成物
を使用する液晶素子、表示装置を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は下記
一般式（Ｉ）

【００２８】

【外３７】（ただし、上記式中、Ｒ１は炭素原子数が１〜１８であ
る直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル
基中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子
が隣接しない条件において、

【００２９】

【外３８】でおきかわっても良い。Ｒ２は炭素原子数が１〜１２の
直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基
中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子が
隣接しない条件において

【００３０】

【外３９】でおきかわってもよい。Ａ１，Ａ２はそれぞれ独立に

【
００３１】

【外４０】の中から選ばれる。ただし、Ｘ１，Ｘ２はそれぞれＨ，
Ｆ，ＣＦ３，ＣＮのいずれかである。Ａ３は、

【００３
２】

【外４１】の中から選ばれるが、Ａ３が

【００３３】

【外４２】のとき、Ａ１，Ａ２のどちらか一方は、

【００３４】

【外４３】の中から選ばれる。Ｙ１，Ｙ２はそれぞれ独立に

【００
３５】

【外４４】単結合の中から選ばれ、ｎは０または１を表す。Ｑは

【
００３６】

【外４５】の中から選ばれる。なお、ＣＦ３基が結合している炭素
は、非光学活性な不斉炭素である。）で表される化合物
を少なくとも一種類含有することを特徴とする液晶組成
物に係わるものである。

【００３７】また第２の発明は、前記液晶組成物を使用
することを特徴とする液晶素子、具体的には前記液晶組
成物を１対の電極基板間に配置して成る液晶素子ならび
に表示装置に係わる。

【００３８】一般式（Ｉ）で示される化合物において、
好ましくはＲ１は下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）より選ばれる
。

【００３９】

【外４６】ただし、ａは０〜１７、より好ましくは２〜１３の整数
であり、Ｑ′は

【００４０】

【外４７】単結合の中から選ばれる。

【００４１】

【外４８】（ただし、ｂは１〜８の整数であり、ｃは０または１、
Ｑ′は前記定義のとおりである。）

【００４２】

【外４９】（ただし、ｄは１〜１２の整数であり、ｅは０または１
、ｆは０〜６の整数Ｑ′は前記定義のとおりである。）
また、Ｒ２は好ましくは炭素原子数が１〜１２である直
鎖のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素原子数が
１〜８の直鎖のアルキル基である。

【００４３】本発明者等は、以上の組成物およびそれを
使用した液晶素子を用いることにより、応答速度の温度
依存性等の諸特性の改良がなされ、良好な表示特性が得
られることを見い出したものである。

【００４４】［発明の具体的な説明］前記一般式（Ｉ）
で表わされる化合物の一般的な合成例を以下に示す。

【００４５】

【外５０】（ただし、Ｒ１，Ｒ２は前記定義のとおりであり、Ａは
前記定義の

【００４６】

【外５１】を示す。

【００４７】前記一般式（Ｉ）で示される化合物の具体
的な構造式の例を以下に示す。

【００４８】

【外５２】

【００４９】

【外５３】

【００５０】

【外５４】

【００５１】

【外５５】

【００５２】

【外５６】

【００５３】

【外５７】

【００５４】

【外５８】

【００５５】

【外５９】

【００５６】

【外６０】

【００５７】

【外６１】

【００５８】

【外６２】

【００５９】

【外６３】

【００６０】

【外６４】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種と、他の化合物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。

【００６１】また、本発明による液晶組成物はカイラル
スメクチック相を示す液晶組成物となる。

【００６２】本発明で用いる他の液晶性化合物を一般式
（ＩＩＩ）〜（ＸＩＩ）で次に示す。

【００６３】

【外６５】

【００６４】

【外６６】

【００６５】

【外６７】

【００６６】

【外６８】

【００６７】

【外６９】

【００６８】

【外７０】

【００６９】

【外７１】

【００７０】

【外７２】

【００７１】

【外７３】

【００７２】

【外７４】

【００７３】

【外７５】

【００７４】

【外７６】

【００７５】

【外７７】

【００７６】

【外７８】

【００７７】

【外７９】

【００７８】

【外８０】

【００７９】

【外８１】

【００８０】液晶組成物中に占める本発明の液晶性化合
物の割合は１重量％〜８０重量％、好ましくは１重量％
〜６０重量％、さらに好ましくは１重量％〜４０重量％
とすることが望ましい。

【００８１】また、本発明の液晶性化合物を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
発明の液晶性化合物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％、さら
に好ましくは１重量％〜４０重量％とすることが望まし
い。

【００８２】さらに、本発明による強誘電性液晶素子に
おける強誘電性を示す液晶層は、先に示したようにして
作成したカイラルスメクチック相を示す液晶組成物を真
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。

【００８３】図１は強誘電性を利用した結晶素子の構成
の説明のために、本発明のカイラルスメクチック液晶層
を有する液晶素子の一例を示す断面概略図である。

【００８４】図１において符号１はカイラルスメクチッ
ク液晶層、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は偏向板、９は光源を示している。

【００８５】２枚のガラス基板２には、それぞれＩｎ２
Ｏ３、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並べ
る絶縁性配向制御層４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０．２〜１
０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。

【００８６】絶縁性配向制御層４の層厚は通常３０Å〜
１μｍ、好ましくは３０Å〜３０００Å、さらに好まし
くは５０Å〜１０００Åが適している。

【００８７】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。その他スぺ
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枚ガラス基板の間に強誘電性を示す
液晶が封入されている。

【００８８】カイラルスメクチック液晶が封入されたカ
イラルスメクチック液晶層１は、一般には０．５〜２０
μｍ、好ましくは１〜５μｍである。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】図１は透過型なので光源９を備えている。

【００９２】図２は強誘電性を利用した液晶素子の動作
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；ＳｎＯ２あるい
はＩＴＯ（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成
るように配向した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。

【００９３】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３
３ａかあるいは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に配
向する。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】本発明の液晶素子を表示パネル部に使用し
、図４及び図５に示した走査線アドレス情報をもつ画像
情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ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
。

【００９７】図中、符号はそれぞれ以下の通りである。１０１　　強誘電性液晶表示装置１０２　　グラフィックコントローラ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　　ＧＣＰＵ１１３　　ホストＣＰＵ１１４　　ＶＲＡＭ

【００９８】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックスコントローラ１０２にて行われ、図４及び図５に
示した信号転送手段にしたがって表示パネル１０３に転
送される。グラフィックスコントローラ１０２は、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置、以下ＧＣＰＵ１１２と略す）及
びＶＲＡＭ（画像情報格納用メモリ）１１４を核に、ホ
ストＣＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の
管理や通信をつかさどっており、本発明の制御方法は主
にこのグラフィックスコントローラ１０２上で実現され
るものである。

【００９９】なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。

【０１００】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。下記の例において、「部」はいずれも「重
量部」を示す。

【０１０１】

【実施例】以下、実施例により本発明についてさらに詳
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。

【０１０２】実施例１

【０１０３】

【外８２】をジクロロメタン２０ｍｌに溶解させＮ，Ｎ−ジシクロ
ヘキシルカルボジイミド０．４２ｇ、４−ピロリジノピ
リジン４０ｍｇを加え、一晩室温下にて撹拌した。析出
物を濾過して取り除き、溶媒を留去後シリカゲルカラム
クロマトグラフィー精製し（移動相トルエン）、トルエ
ン−メタノール混合溶媒中で再結晶を行い、０．６８ｇ
の目的物を得た（収率６２％）ｍ．ｐ．６３℃。

【０１０４】実施例２

【０１０５】

【外８３】を０．６７ｇ（２ｍＭ）用いる以外は実施例１と同様の
工程により目的物を得た。収量０．７５ｇ（収率７２％
）

【０１０６】

【外８４】

【０１０７】実施例３

【０１０８】

【外８５】０．７３ｇ（２ｍＭ）を加え、加熱還流を３時間行った
。反応終了後、水に注入し、酸酸エチルにて抽出、次い
でシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製（移動相
トルエン）、トルエン−メタノール混合溶媒にて再結晶
を行い、０．６４ｇの目的物を得た（収率６１％）。ｍ．ｐ．５７℃。

【０１０９】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Ａを作
成した。

【０１１０】

【外８６】

【０１１１】さらに、この液晶組成物Ａに対して、実施
例１で合成した例示化合物Ｉ−１５を以下に示す重量部
で混合し、液晶組成物Ｂを作成した。

【０１１２】

【外８７】

【０１１３】これは下記の相転移温度を示す。

【０１１４】

【外８８】

【０１１５】実施例５実施例４で用いた液晶組成物Ａに対して、例示化合物Ｉ
−１１を以下に示す重量部で混合し、液晶組成物Ｃを作
成した。

【０１１６】

【外８９】

【０１１７】これは下記の相転移温度を示す。

【０１１８】

【外９０】

【０１１９】実施例６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。

【０１２０】

【外９１】

【０１２１】さらに、この液晶組成物Ｄに対して、実施
例２で合成した例示化合物Ｉ−５９を以下に示す重量部
で混合し、液晶組成物Ｅを作成した。

【０１２２】

【外９２】

【０１２３】これは下記の相転移温度を示す。

【０１２４】

【外９３】

【０１２５】実施例７下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｆを作
成した。

【０１２６】

【外９４】

【０１２７】

【外９５】

【０１２８】更に、この液晶組成物Ｆ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Ｇを作成した。

【０１２９】

【外９６】

【０１３０】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１
５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。

【０１３１】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℃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。

【０１３２】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（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。

【０１３３】このセルに液晶組成物Ｇ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
セル厚をベレツク位相板によって測定したところ、約２
μｍであった。

【０１３４】この強誘電性液晶素子を使って、ピーク・
トゥ・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。

【０１３５】その結果を次に示す。

【０１３６】

【外９７】

【０１３７】比較例１実施例７で混合した液晶組成物Ｆを液晶組成物Ｇのかわ
りにセル内に注入して、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。

【０１３８】

【外９８】

【０１３９】実施例８実施例７で使用した例示化合物Ｉ−２，Ｉ−３３，Ｉ−
６５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。

【０１４０】

【外９９】

【０１４１】この液晶組成物を用いた以外は全く実施例
７と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例７
と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１４２】測定結果を次に示す。

【０１４３】

【外１００】

【０１４４】実施例９下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｊを作
成した。

【０１４５】

【外１０１】

【０１４６】

【外１０２】

【０１４７】更に、この液晶組成物Ｊ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Ｋを作成した。

【０１４８】

【外１０３】

【０１４９】液晶組成物Ｋをセル内に注入する以外は全
く実施例７と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
光学応答速度を測定した。

【０１５０】その結果を次に示す。

【０１５１】

【外１０４】

【０１５２】比較例２実施例９で混合した液晶組成物Ｊをセル内に注入する以
外は全く実施例７と同様の方法で強誘電性液晶素子を作
成し、光学応答速度を測定した。

【０１５３】その結果を次に示す。

【０１５４】

【外１０５】

【０１５５】実施例１０実施例９で使用した例示化合物Ｉ−３９，Ｉ−７４，Ｉ
−９０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Ｌを作成した。

【０１５６】

【外１０６】

【０１５７】この液晶組成物を用いた以外は、全く実施
例７と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例
７と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１５８】測定結果を次に示す。

【０１５９】

【外１０７】

【０１６０】実施例１１下記化合物を下記の重量部で混合し、液晶組成物Ｍを作
成した。

【０１６１】

【外１０８】

【０１６２】

【外１０９】

【０１６３】更に、この液晶組成物Ｍ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Ｎを作成した。

【０１６４】

【外１１０】

【０１６５】液晶組成物Ｎをセル内に注入する以外は全
く実施例７と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、
光学応答速度を測定した。

【０１６６】その結果を次に示す。

【０１６７】

【外１１１】

【０１６８】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。

【０１６９】さらに、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、ギャップ保持に用い
ているアルミナビーズ周辺にも欠陥は全く無かった。

【０１７０】比較例３実施例１１で混合した液晶組成物Ｍをセル内に注入する
以外は全く実施例１７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。

【０１７１】その結果を次に示す。

【０１７２】

【外１１２】

【０１７３】駆動時には明瞭なスイッチング動作が観察
されず、電圧印加を止めた際の双安定性も不十分であり
、白又は黒状態を保持することが出来なかった。

【０１７４】さらに、液晶素子内の配向性は均一的で無
く、素子内のジグザグ欠陥が多く残っていた。また、ア
ルミナビーズ周辺にもスジ状の配向欠陥が多く発生して
おり、配向性の低下は明らかであった。

【０１７５】実施例７〜１１より明らかな様に、本発明
による液晶組成物を用い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。

【０１７６】実施例１２実施例１１で用いた液晶材注入セルの作成時において、
ポリイミド樹脂の膜厚を１００Å，２５０Å，３５０Å
と変化させた基板を作成し、さらに、アセテート植毛布
によるラビング処理の条件、ラビングスピード、ラビン
グ時植毛布押し込み巾等を変更して、ラビング強度（配
向規制力）に強弱をつけた以外は、全く実施例１１と同
様の方法で液晶素子を作成し、素子内の配向性を観察し
た。

【０１７７】

【表１】＊１）ラビング強度は数字が大きい程強い◎：均一良好
な配向性モノドメイン状態欠陥全く無し ○：アルミナビーズ周辺の一部にスジ状配向欠陥がわず
かにある＊２）実施例１１で用いたセル。

【０１７８】比較例４実施例１１で使用した液晶組成物Ｎ代えて、比較例３で
用いた液晶組成物Ｍを用いた以外は、全く実施例１２と
同様の方法で液晶素子を作成し、素子内の配向性を観察
した。

【０１７９】

【表２】

【０１８０】＊１）比較例３で用いたセル△：配向は均
一モノドメイン的だがアルミナビーズ周辺全てにスジ状
配向欠陥と一部ジグザグ欠陥あり×　　：ジグザグ欠陥
が多く確認される××：ほぼ全面にジグザグ欠陥が生じ
、配向不均一。

【０１８１】実施例１１と比較例３及び実施例１２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高速応答性に優れており
、また配向性が良好であり、双安定性等に優れている。

【０１８２】実施例１３実施例７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（株）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７と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１８３】その結果を次に示す。

【０１８４】

【外１１３】

【０１８５】実施例１４実施例７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く実施例７と同
様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例７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
。

【０１８６】

【外１１４】

【０１８７】実施例１３，１４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７と同様に低温作動特性が非
常に改善され、かつ、応答速度の温度依存性が軽減され
たものとなり、実施例７と同様に良好な配向性を示して
いる。

【０１８８】実施例１５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。

【０１８９】

【外１１５】

【０１９０】

【外１１６】

【０１９１】さらにこの液晶組成物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。

【０１９２】

【外１１７】

【０１９３】液晶組成物Ｑを用いた以外は全く実施例７
と同様の方法で液晶素子を作成した。この液晶素子を１
００℃に加熱した後、空気中で急冷を行い（約１分間程
度）、室温下で顕微鏡観察を行ったところ、モノドメイ
ンの一軸配向が得られていた。

【０１９４】また、実施例７と全く同様な方法で徐冷し
た後、波高値２４Ｖの矩形パルスを印加し、液晶素子の
２つの安定状態間をスイッチングするのに必要なパルス
巾（以下、しきい値と呼ぶ）を測定した。結果を以下に
示す。

【０１９５】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５℃　　
　　　　　　　　２５℃　　　　　　　　　　３５℃　
　　　　　しきい値　　　　４１３μｓｅｃ　　　　２
６３μｓｅｃ　　　　２０２μｓｅｃ

【０１９６】比較
例５実施例１５で使用した例示化合物Ｉ−５８、Ｉ−１４の
代わりに、以下に示す光学活性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。

【０１９７】

【外１１８】

【０１９８】この液晶組成物Ｒを用いた以外は全く実施
例７と同様の方法で液晶素子を作成した。この液晶素子
を１００℃に加熱した後、実施例１５と全く同様に急冷
を行い、室温下で顕微鏡観察を行ったところ、一軸配向
は得られなかった。次にこの液晶素子を１分間に１℃の
速度で徐冷をおこない、顕微鏡観察を行なったところ、
一軸配向は得られなかった。さらに実施例１５と全く同
様な方法で徐冷し、顕微鏡観察を行なったところ、一部
に一軸性がある他はほとんど一軸配向が得られなかった
。

【０１９９】次に、一部に一軸性がある部分に対して、
実施例１５と全く同様にしきい値測定を行なったところ
、完全にスイッチングさせることができず、しきい値は
測定できなかった。

【０２００】比較例６実施例１５で使用した例示化合物Ｉ−５８、Ｉ−１４の
代わりに、以下に示す化合物を各々以下に示す重量部で
混合し、液晶組成物Ｓを作成した。

【０２０１】

【外１１９】

【０２０２】液晶組成物Ｓを用いた以外は全く実施例１
５と同様の方法で液晶素子を作成した。この液晶素子を
１００℃に加熱した後、実施例１５と全く同様に急冷を
行ない、室温下で顕微鏡観察を行なったところ、一軸配
向は得られなかった。次にこの液晶素子を比較例５と同
様に１分間に１℃の速度で徐冷をおこない、室温で顕微
鏡観察を行なったところ、ほぼ一軸配向が得られた。ま
た、実施例７と全く同様な方法で徐冷した後、実施例１
５と全く同様な方法でしきい値測定を行なった。

【０２０３】

【外１２０】

【０２０４】比較例７実施例１５で使用した例示化合物Ｉ−５８、Ｉ−１４の
代わりに、比較例６で使用した化合物のラセミ体である
以下に示す化合物を各々以下に示す重量部で混合し、液
晶組成物Ｔを作成した。

【０２０５】

【外１２１】

【０２０６】液晶組成物Ｔを用いる以外は全く実施例１
５と同様の方法で液晶素子を作成した。この液晶素子を
１００℃に加熱した後、実施例１５と全く同様に急冷を
行い、室温下で顕微鏡観察を行ったところ、モノドメイ
ンの一軸配向が得られた。また、実施例７と全く同様な
方法で徐冷した後、実施例１５と全く同様な方法でしき
い値測定を行なった。

【０２０７】

【外１２２】

【０２０８】実施例１５、比較例５、６、７からわかる
とおり、本発明のラセミ液晶性化合物を用いることによ
り、配向性、応答特性の優れた液晶素子とすることがで
きる。

【０２０９】

【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、およ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、かつ、良好なスイッ
チング特性を示し、しかも良好な均一モノドメイン配向
性で示す、ジグザグ欠陥等のほとんど無い液晶素子とす
ることができる。

【０２１０】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表示装置は良好な装置
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カイラルスメクチック相を示す液晶を用いた液
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】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５】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。

【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　　スぺーサー６　　リード線７　　電源８　　偏光板９　　光源Ｉｏ　　入射光Ｉ　　透過光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１０１　　強誘電性液晶表示装置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　　ＧＣＰＵ１１３　　ホストＣＰＵ１１４　　ＶＲＡＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（Ｉ）【外１】（ただし、上記式中、Ｒ１は炭素原子数が１〜１８であ
る直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル
基中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子
が隣接しない条件において、【外２】でおきかわっても良い。Ｒ２は炭素原子数が１〜１２の
直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基
中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子が
隣接しない条件において【外３】でおきかわってもよい。Ａ１，Ａ２はそれぞれ独立に【
外４】の中から選ばれる。ただし、Ｘ１，Ｘ２はそれぞれＨ，
Ｆ，ＣＦ３，ＣＮのいずれかである。Ａ３は、【外５】の中から選ばれるが、Ａ３が【外６】のとき、Ａ１，Ａ２のどちらか一方は、【外７】の中から選ばれる。Ｙ１，Ｙ２はそれぞれ独立に【外８
】単結合の中から選ばれ、ｎは０または１を表す。Ｑは【
外９】の中から選ばれる。なおＣＦ３基が結合している炭素は
非光学活性な不斉炭素である。）で表わされる化合物の
少なくとも一種を含有することを特徴とする液晶組成物
。
【請求項２】一般式（Ｉ）で示される化合物において、
Ｒ１は下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）より選ばれる請求項１記
載の液晶組成物。【外１０】ただし、ａは０〜１７の整数であり、Ｑ′は【外１１】単結合の中から選ばれる。【外１２】（ただし、ｂは１〜８の整数であり、ｃは０または１、
Ｑ′は前記定義のとおりである。）【外１３】（ただし、ｄは１〜１２の整数であり、ｅは０または１
、ｆは０〜６の整数、Ｑ′は前記定義のとおりである。）
【請求項３】一般式（Ｉ）で示される化合物において、
Ｒ２が炭素原子数が１〜１２の直鎖アルキル基である請
求項１記載の液晶組成物。
【請求項４】前記一般式（Ｉ）の化合物が非光学活性な
化合物である請求項１記載の液晶組成物。
【請求項５】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液晶
組成物に対し、１〜８０重量％含有する請求項１記載の
液晶組成物。
【請求項６】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液晶
組成物に対し、１〜６０重量％含有する請求項１記載の
液晶組成物。
【請求項７】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液晶
組成物に対し、１〜４０重量％含有する請求項１記載の
液晶組成物。
【請求項８】前記液晶組成物がカイラルスメクチック相
を有する請求項１記載の液晶組成物。
【請求項９】請求項１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。
【請求項１０】前記電極基板上にさらに配向制御層が設
けられている請求項９記載の液晶素子。
【請求項１１】前記配向制御層がラビング処理された層
である請求項１０記載の液晶素子。
【請求項１２】液晶分子のらせんが解除された膜厚で前
記１対の電極基板を配置する請求項９記載の液晶素子。
【請求項１３】請求項９記載の液晶素子を有する表示装
置。
【請求項１４】さらに液晶素子の駆動回路を有する請求
項１３記載の表示装置。
【請求項１５】さらに光源を有する請求項１３記載の表
示装置。
【請求項１６】下記一般式（Ｉ）で表わされる化合物の
少なくとも１種を含有する液晶組成物を用いた表示方法
。【外１４】（ただし、上記式中、Ｒ１は炭素原子数が１〜１８であ
る直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル
基中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子
が隣接しない条件において、【外１５】でおきかわっても良い。Ｒ２は炭素原子数が１〜１２の
直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基
中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子が
隣接しない条件において【外１６】でおきかわってもよい。Ａ１，Ａ２はそれぞれ独立に【
外１７】の中から選ばれる。ただし、Ｘ１，Ｘ２はそれぞれＨ，
Ｆ，ＣＦ３，ＣＮのいずれかである。Ａ３は、【外１８
】の中から選ばれるが、Ａ３が【外１９】のとき、Ａ１，Ａ２のどちらか一方は、【外２０】の中から選ばれる。Ｙ１，Ｙ２はそれぞれ独立に【外２
１】単結合の中から選ばれ、ｎは０または１を表す。Ｑは【
外２２】の中から選ばれる。なおＣＦ３基が結合している炭素は
非光学活性な不斉炭素である。）
【請求項１７】一般式（Ｉ）で示される化合物において
、Ｒ１は下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）より選ばれる請求項１
６記載の表示方法。【外２３】ただし、ａは０〜１７の整数であり、Ｑ′は【外２４】単結合の中から選ばれる。【外２５】（ただし、ｂは１〜８の整数であり、ｃは０または１、
Ｑ′は前記定義のとおりである。）【外２６】（ただし、ｄは１〜１２の整数であり、ｅは０または１
、ｆは０〜６の整数Ｑ′は前記定義のとおりである。）
【請求項１８】一般式（Ｉ）で示される化合物において
、Ｒ２が炭素原子数が１〜１２の直鎖アルキル基である
請求項１６記載の表示方法。
【請求項１９】前記一般式（Ｉ）の化合物が非光学活性
な化合物である請求項１６記載の表示方法。
【請求項２０】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液
晶組成物に対し、１〜８０重量％含有する請求項１６記
載の表示方法。
【請求項２１】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液
晶組成物に対し、１〜６０重量％含有する請求項１６記
載の表示方法。
【請求項２２】一般式（Ｉ）で示される化合物を前記液
晶組成物に対し、１〜４０重量％含有する請求項１６記
載の表示方法。
【請求項２３】前記液晶組成物がカイラルスメクチック
相を有する請求項１６記載の表示方法。
【請求項２４】下記一般式（Ｉ）で表わされる液晶性化
合物の少なくとも１種を含有する液晶組成物を１対の基
板間に有する液晶素子を用いた表示方法。【外２７】（ただし、上記式中、Ｒ１は炭素原子数が１〜１８であ
る直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル
基中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子
が隣接しない条件において、【外２８】でおきかわっても良い。Ｒ２は炭素原子数が１〜１２の
直鎖、または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基
中の１個、または２個以上のメチレン基はヘテロ原子が
隣接しない条件において【外２９】でおきかわってもよい。Ａ１，Ａ２はそれぞれ独立に【
外３０】の中から選ばれる。ただし、Ｘ１，Ｘ２はそれぞれＨ，
Ｆ，ＣＦ３，ＣＮのいずれかである。Ａ３は、【外３１
】の中から選ばれるが、Ａ３が【外３２】のとき、Ａ１，Ａ２のどちらか一方は、【外３３】の中から選ばれる。Ｙ１，Ｙ２はそれぞれ独立に【外３
４】単結合の中から選ばれ、ｎは０または１を表す。Ｑは【
外３５】の中から選ばれる。なおＣＦ３基が結合している炭素は
非光学活性な不斉炭素である。）
【請求項２５】前記電極基板上にさらに配向制御層が設
けられている請求項２４記載の表示方法。
【請求項２６】前記配向制御層がラビング処理された層
である請求項２５記載の表示方法。
【請求項２７】液晶分子のらせんが解除された膜厚で前
記１対の電極基板を配置する請求項２４記載の表示方法
。
【請求項２８】前記液晶組成物を電気的に駆動して表示
を行なう請求項２４記載の表示方法。