JPH05125076A - 液晶性化合物、これを含む液晶組成物、それを有する液晶素子、それらを用いた表示方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答速度が良好でかつ温度依存性の軽減され
た液晶素子に好適に利用される液晶性化合物及び液晶組
成物を提供する。 【構成】 下記一般式〔Ｉ〕で表される液晶性化合物、
これを含む液晶組成物、それを使用した液晶素子。 【外１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な光学活性化合
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．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュ ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉ
ｃｈ）著“アプライド フィジックス レターズ”
（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）Ｖｏ．１８， Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）
Ｐ．１２７〜１２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄ
ｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）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１８】 （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】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、前
述の強誘電性液晶素子を実用できるようにするために、
応答速度を速くしかも応答速度の温度の温度依存性を軽
減させるのに効果的な液晶性化合物、これを含む液晶組
成物、特に強誘電性カイラルスメクチツク相を示す液晶
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。

【００２１】

【課題を解決するための手段および〔作用〕】すなわ
ち、本発明は、下記一般式（Ｉ）で示される液晶性化合
物である。

【００２２】

【外１９】

【００２３】また、本発明は、該液晶性化合物の少なく
とも１種を含有する液晶組成物、および該液晶組成物を
１対の電極基板間に配置してなる液晶素子ならびに表示
装置を提供するものである。

【００２４】前記一般式〔Ｉ〕式で示される液晶性化合
物のうち好ましい化合物として〔Ｉａ〕、〔Ｉｂ〕が挙
げられる。

【００２５】

【外２０】

【００２６】〔Ｉａ〕、〔Ｉｂ〕式で示される液晶性化
合物のうちさらに好ましい化合物として次に示す〔Ｉａ
ａ〕〜〔Ｉｂｄ〕が挙げられる。

【００２７】

【外２１】

【００２８】また、好ましいＲ₁，Ｒ₂は下記（ｉ）〜
（ｉｉｉ）から選ばれる。 （ｉ）−Ｘ₁−Ｃ_qＨ_2q+1−ｎ （ただしｑは３〜１２の
整数を示す） （ｉｉ）

【００２９】

【外２２】 （ただし、ｍは０〜６の整数であり、ｎは１〜８の整数
である。また、光学活性であってもよい。） （ｉｉｉ）

【００３０】

【外２３】 （ただし、ｒは０〜６の整数であり、ｓは０もしくは１
で、ｔは１〜１２の整数である。また、これは光学活性
であってもよい。）

【００３１】

【外２４】

【００３２】次に前記一般式（Ｉ）で示される液晶性化
合物の一般的な合成法を２通り示す。

【００３３】合成法１

【００３４】

【外２５】

【００３５】アミノベンゼンチオール誘導体の合成には
Ｔｈ．Ｗｏｈｌｆａｈｒｔ，Ｊ．ｐｒａｋｔ．Ｃｈｅ
ｍ，６６，５１１（１９０２）．，Ｍ．Ｔ．Ｂｏｇｅｒ
ｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，４
６，１３０８（１９２４）などの方法がある。

【００３６】合成法２

【００３７】

【外２６】 で結合している場合はＡ₁，Ａ₂に存在する、官能基を保
護し、閉環した後に保護基を脱離させ、その後にＲ₁−
Ａ₁−Ｂ₁−Ａ₂−Ｒ₂とすることも可能である。（Ｒ₁，
Ｒ₂，Ａ₁，Ａ₂，Ｚ，Ｒ₃は前記定義のとおり）

【００３８】次に前記一般式（Ｉ）で示される液晶性化
合物の具体的な構造式を以下に示す。

【００３９】

【外２７】

【００４０】

【外２８】

【００４１】

【外２９】

【００４２】

【外３０】

【００４３】

【外３１】

【００４４】

【外３２】

【００４５】

【外３３】

【００４６】

【外３４】

【００４７】

【外３５】

【００４８】

【外３６】

【００４９】

【外３７】

【００５０】

【外３８】

【００５１】

【外３９】

【００５２】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種を有する。

【００５３】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が好ましい。

【００５４】本発明で用いる他の液晶性化合物を一般式
（ＩＩＩ）〜（ＸＩＶ）で次に示す。

【００５５】

【外４０】

【００５６】

【外４１】

【００５７】

【外４２】

【００５８】

【外４３】

【００５９】

【外４４】

【００６０】

【外４５】

【００６１】

【外４６】

【００６２】

【外４７】

【００６３】

【外４８】

【００６４】

【外４９】

【００６５】

【外５０】

【００６６】

【外５１】

【００６７】

【外５２】

【００６８】

【外５３】

【００６９】

【外５４】

【００７０】

【外５５】

【００７１】

【外５６】

【００７２】

【外５７】

【００７３】

【外５８】

【００７４】

【外５９】

【００７５】

【外６０】

【００７６】

【外６１】

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】２枚のガラス基板２には、それぞれＩｎ₂
Ｏ₃、ＳｎＯ₂あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）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。

【００８３】絶縁性配向制御層の層厚は通常３０Å〜１
μｍ、好ましくは３０Å〜３０００Å、さらに好ましく
は５０Å〜１０００Åが適している。

【００８４】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。

【００８５】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は、一般には０．５〜２０μ
ｍ、好ましくは１〜５μｍである。

【００８６】また、このカイラルスメクチック液晶は、
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、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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】図１は透過型なので光源９を備えている。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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 ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ

【００９６】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。

【００９７】なお、該表示パネルの裏面には、光源が配
置されている。

【００９８】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。

【００９９】

【実施例】

実施例１ ２−（４−ヘキシルフェニル）−６−（５−オクチル−
２−ピリミジル）ベンゾチアゾール（例示化合物４５）
の製造 下記の工程に従い製造した。

【０１００】

【外６２】

【０１０１】工程１． Ｐ−ニトロベンズアミジン塩酸
塩の製造 Ｐ−ニトロベンズニトリル５．００ｇ（３３．８ｍｍｏ
ｌ）とエタノ−ル１．８３ｇ（３９．７ｍｍｏｌ），ク
ロロホルム８０ｍｌの溶液を−５℃まで冷却しそれに塩
化水素ガスを飽和するまで吹き込んだ。その後水酸化ナ
トリウム水溶液を加え、クロロホルムで抽出したのち十
分に水洗した。その抽出液を濃縮し析出した結晶に塩化
アンモニウム１．８８ｇ（３５．１ｍｍｏｌ）と７５％
エタノ−ル４０ｍｌを加え、室温で一晩、撹拌した。反
応終了後析出した結晶を濾別し、再結晶（アセトン）す
ることにより目的物４．５３ｇを得た。収率６７％。

【０１０２】工程２． ２−（４−ニトロフェニル）−
５−オクチルピリミジンの製造 Ｐ−ニトロベンズアミジン塩酸塩４．５０ｇ（２２．３
ｍｍｏｌ）とＢ−ジメチルアミノ−α−ｎ−オクチルア
クロレイン４．８２ｇ（２２．８ｍｍｏｌ），ナトリウ
ムメトキシド２．５６ｇ（４７．４ｍｍｏｌ）をメタノ
−ル１００ｍｌに溶解させ、８時間還流した。反応終了
後析出した結晶をろ別し、水洗後、再結晶（メチルセロ
ソルブ）することにより目的物１．４８ｇを得た。収率
２１％。

【０１０３】工程３．２−（４−アミノフェニル）−５
−オクチルピリミジンの製造 ２−（４−ニトロフェニル）−５−オクチルピリミジン
１．４５ｇ（４．６３ｍｍｏｌ）と活性炭０．２８ｇ，
塩化第二鉄・６水和物０．０２ｇをマチルセロソルブ１
５ｍｌに加え、加熱撹拌下内温を５０〜７０℃に保ち、
抱水ヒドラジン（８０％）１．４０ｍｌ（２３．０ｍｍ
ｏｌ）を滴下した。滴下後７０℃〜７５℃で３０分間撹
拌した。反応終了後、熱ろ過し、得られたろ液を水にあ
け、析出した結晶をろ取し、目的物０．８１ｇを得た。
収率６２％。

【０１０４】工程４． ４’−（５−オクチル−２−ピ
リミジル）−４−ヘキシルベンズアニリドの製造 ２−（４−アミノフェニル）−５−オクチルピリミジン
０．７５ｇ（２．６５ｍｍｏｌ）をジオキサン１５ｍｌ
に加え、その溶液に４−ヘキシル安息香酸クロリド０．
６０ｇ（２．６７ｍｍｏｌ）を滴下し、さらにピリジン
０．９２ｍｌを加えた。９０℃で１時間撹拌したのち、
冷水７５ｍｌを加え、ろ過した。得られた結晶を再結晶
（アセトン）して目的物１．１３ｇを得た。収率９１
％。

【０１０５】工程５． ４’−（５−オクチル−２−ピ
リミジル）−４−ヘキシルチオベンズアニリドの製造 ４’−（５−オクチル−２−ピリミジル）−４−ヘキシ
ルベンズアニリド１．１０ｇ（２．３３ｍｍｏｌ）とＬ
ａｗｅｓｓｏｎ’ｓ試薬１．１３ｇ（２．７９ｍｍｏ
ｌ）をテトラヒドロフラン２０ｍｌに加え７０℃で３時
間撹拌した。反応終了後水酸化ナトリウム０．８４ｇと
冷水１８０ｍｌを加え、トルエンで抽出した。得られた
抽出液を乾燥後、濃縮し、再結晶（メタノ−ル）して目
的物１．０１ｇを得た。収率８９％。

【０１０６】工程６． ２−（４−ヘキシルフェニル）
−６−（５−オクチル−２−ピリミジル）ベンゾチアゾ
−ルの製造 ４’−（５−オクチル−２−ピリミジル）−４−ヘキシ
ルチオベンズアニリド０．９５ｇ（１．９５ｍｍｏｌ）
と水酸化ナトリウム０．１７ｇ（４．０８ｍｍｏｌ）を
メタノ−ル３０ｍｌに溶解させた。この混合液に室温に
てフェリシアン化カリウム１．６５ｇ（５．０１ｍｍｏ
ｌ）の水溶液１５ｍｌを滴下した。室温で３時間撹拌し
たのち、減圧下、メタノ−ルを留去し、水を加え、トル
エンで抽出した。得られた抽出液を乾燥後、濃縮し、シ
リカゲルカラムクロマトグラフィ−（トルエン／酢酸エ
チル＝１００／１）、再結晶（アセトンで１回酢酸エチ
ルで１回）して２−（４−ヘキシルフェニル）−６−
（５−オクチル−２−ピリミジル）ベンゾチアゾ−ル
０．２８ｇを得た。収率３０％。

【０１０７】この化合物の相転移温度を以下に示す。

【０１０８】

【外６３】

【０１０９】実施例２ 実施例１で製造した例示化合物４５を含む下記化合物を
下記の重量部で混合し、液晶組成物Ａを作成した。

【０１１０】

【外６４】

【０１１１】

【外６５】

【０１１２】実施例３ 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ＫＢ
Ｍ−６０２］０．２％イソプロピルアルコール溶液を回
転数２０００ｒ．ｐ．ｍのスピードで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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】このセルに実施例２で混合した液晶組成物
Ａ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２μｍであった。

【０１１６】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・トゥ・ピーク電圧Ｖｐｐ＝２０
Ｖ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。

【０１１７】その結果を次に示す。

【０１１８】

【外６６】

【０１１９】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Ｂを作
成した。

【０１２０】

【外６７】

【０１２１】

【外６８】

【０１２２】さらに、この液晶組成物Ｂ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Ｃを作成した。

【０１２３】

【外６９】

【０１２４】液晶組成物Ｃをセル内に注入する以外は全
く実施例３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。

【０１２５】その結果を次に示す。

【０１２６】

【外７０】

【０１２７】比較例１ 実施例４で混合した液晶組成物Ｂをセル内に注入する以
外は全く実施例３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。

【０１２８】その結果を次に示す。

【０１２９】

【外７１】

【０１３０】実施例５ 実施例４で使用した例示化合物２，７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Ｄを作成した。

【０１３１】

【外７２】

【０１３２】この液晶組成物を用いた以外は全く実施例
３と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例３
と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１３３】測定結果を次に示す。

【０１３４】

【外７３】

【０１３５】実施例６ 実施例４で使用した例示化合物２，７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Ｅを作成した。

【０１３６】

【外７４】

【０１３７】この液晶組成物を用いた以外は全く実施例
３と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例３
と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１３８】測定結果を次に示す。

【０１３９】

【外７５】

【０１４０】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。

【０１４１】

【外７６】

【０１４２】

【外７７】

【０１４３】さらに、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。

【０１４４】

【外７８】

【０１４５】液晶組成物Ｇをセル内に注入する以外は、
全く実施例３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、スイッチング状態等を観察
した。

【０１４６】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。

【０１４７】測定結果を次に示す。

【０１４８】

【外７９】

【０１４９】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。

【０１５０】比較例２ 実施例７で混合した液晶組成物Ｆをセル内に注入する以
外は全く実施例３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。

【０１５１】その結果を次に示す。

【０１５２】

【外８０】

【０１５３】実施例８ 実施例７で使用した例示化合物２５、６３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。

【０１５４】

【外８１】

【０１５５】この液晶組成物を用いた以外は、全く実施
例３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、スイッチング状態等を観察した。

【０１５６】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。

【０１５７】測定結果を次に示す。

【０１５８】

【外８２】

【０１５９】実施例９ 実施例７で使用した例示化合物２５、６３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を作成した。

【０１６０】

【外８３】

【０１６１】この液晶組成物を用いた以外は、全く実施
例３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、スイッチング状態等を観察した。

【０１６２】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。

【０１６３】測定結果を次に示す。

【０１６４】

【外８４】

【０１６５】実施例１０ 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。

【０１６６】

【外８５】

【０１６７】

【外８６】

【０１６８】さらに、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。

【０１６９】

【外８７】

【０１７０】この液晶組成物を用いた以外は、全く実施
例３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、スイッチング状態等を観察した。

【０１７１】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。

【０１７２】測定結果を次に示す。

【０１７３】

【外８８】

【０１７４】比較例３ 実施例１０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３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。

【０１７５】その結果を次に示す。

【０１７６】

【外８９】

【０１７７】実施例１１ 実施例１０で使用した例示化合物９，７３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。

【０１７８】

【外９０】

【０１７９】この液晶組成物を用いた以外は、全く実施
例３と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成し、実施例
３と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１８０】測定結果を次に示す。

【０１８１】

【外９１】

【０１８２】実施例１２ 実施例１０で使用した例示化合物９，７３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。

【０１８３】

【外９２】

【０１８４】この液晶組成物を用いた以外は全く実施例
３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、スイッチング状態等を観察した。

【０１８５】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。

【０１８６】測定結果を次に示す。

【０１８７】

【外９３】

【０１８８】実施例１３ 実施例１０で使用した例示化合物９，７３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。

【０１８９】

【外９４】

【０１９０】この液晶組成物を用いた以外は全く実施例
３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、スイッチング状態等を観察した。

【０１９１】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。

【０１９２】測定結果を次に示す。

【０１９３】

【外９５】

【０１９４】実施例４〜１３より明らかなように、本発
明による液晶組成物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｋ，Ｌ，
ＭおよびＮ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。

【０１９５】実施例１４ 実施例４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４と同様の方法で光学応答速度を測定した。

【０１９６】その結果を次に示す。

【０１９７】

【外９６】

【０１９８】実施例１５ 実施例４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３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
の方法で光学応答速度を測定した。

【０１９９】その結果を次に示す。

【０２００】

【外９７】

【０２０１】実施例１４，１５より明らかな様に、素子
構成を変えた場合でも本発明に係る強誘電性液晶組成物
を含有する素子は、実施例４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の軽減さ
れたものとなっている。

【０２０２】

【発明の効果】本発明の化合物はそれ自体でカイラルス
メクチック相を示せば、強誘電性を利用した素子に有効
に適用できる材料となる。また、本発明の化合物を有し
た液晶組成物がカイラルスメクチック相を示す場合は、
該液晶組成物を含有する素子は、該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。このように
して利用されうる強誘電性液晶素子は、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。

【０２０３】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 ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ 8806−2Ｋ (72)発明者 門叶 剛司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 山田 容子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化
   合物。 【外１】
2. 【請求項２】 前記〔Ｉ〕式で示される液晶性化合物
   が〔Ｉａ〕、〔Ｉｂ〕のいずれかである請求項１記載の
   液晶性化合物。 【外２】 【外３】
3. 【請求項３】 前記〔Ｉ〕式で示される液晶性化合物
   が〔Ｉａａ〕〜〔Ｉｂｄ〕のいずれかである請求項１記
   載の液晶性化合物。 【外４】 【外５】
4. 【請求項４】 前記一般式〔Ｉ〕中、Ｒ₁，Ｒ₂が下記
   （ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかである請求項１記載の液
   晶性化合物。 （ｉ）−Ｘ₁−Ｃ_qＨ_2q+1−ｎ （ただしｑは３〜１２の
   整数を示す） （ｉｉ） 【外６】 （ただし、ｍは０〜６の整数であり、ｎは１〜８の整数
   である。また、光学活性であってもよい。） （ｉｉｉ） 【外７】 （ただし、ｒは０〜６の整数であり、ｓは０もしくは
   １、ｔは１〜１２の整数である。また、これは光学活性
   であってもよい。） 【外８】
5. 【請求項５】 前記一般式〔Ｉ〕の化合物が光学活性
   な化合物である請求項１記載の液晶性化合物。
6. 【請求項６】 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記載の液晶性化合物。
7. 【請求項７】 請求項１記載の液晶性化合物の少なく
   とも１種を含有することを特徴とする液晶組成物。
8. 【請求項８】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合物
   を前記液晶組成物に対し、１〜８０重量％含有する請求
   項７記載の液晶組成物。
9. 【請求項９】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合物
   を前記液晶組成物に対し、１〜６０重量％含有する請求
   項７記載の液晶組成物。
10. 【請求項１０】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合
    物を前記液晶組成物に対し、１〜４０重量％含有する請
    求項７記載の液晶組成物。
11. 【請求項１１】 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７記載の液晶組成物。
12. 【請求項１２】 請求項７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。
13. 【請求項１３】 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１２記載の液晶素子。
14. 【請求項１４】 前記配向制御層がラビング処理され
    た層である請求項１３記載の液晶素子。
15. 【請求項１５】 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１２記載の液晶
    素子。
16. 【請求項１６】 請求項１２記載の液晶素子を有する
    表示装置。
17. 【請求項１７】 液晶組成物が示す強誘電性を利用し
    て液晶分子をスイッチングさせて表示を行なう請求項１
    ６記載の表示装置。
18. 【請求項１８】 さらに光源を有する請求項１６記載
    の表示装置。
19. 【請求項１９】 下記一般式〔Ｉ〕で示される液晶性
    化合物を含有する液晶組成物を表示に使用する使用方
    法。 【外９】
20. 【請求項２０】 前記〔Ｉ〕式で示される液晶性化合
    物が〔Ｉａ〕、〔Ｉｂ〕のいずれかで示される請求項１
    ９記載の使用方法。 【外１０】 【外１１】
21. 【請求項２１】 前記〔Ｉ〕式で示される液晶性化合
    物が〔Ｉａａ〕〜〔Ｉｂｄ〕のいずれかである請求項１
    ９記載の使用方法。 【外１２】 【外１３】
22. 【請求項２２】 前記一般式〔Ｉ〕中、Ｒ₁，Ｒ₂が下
    記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかである請求項１９記載
    の使用方法。 （ｉ）−Ｘ₁−Ｃ_qＨ_2q+1−ｎ （ただしｑは３〜１２の
    整数を示す） （ｉｉ） 【外１４】 （ただし、ｍは０〜６の整数であり、ｎは１〜８の整数
    を示す。また、光学活性であってもよい。） （ｉｉｉ） 【外１５】 （ただし、ｒは０〜６の整数であり、ｓは０もしくは
    １、ｔは１〜１２の整数である。また、これは光学活性
    であってもよい。） 【外１６】
23. 【請求項２３】 前記一般式〔Ｉ〕の化合物が光学活
    性な化合物である請求項１９記載の使用方法。
24. 【請求項２４】 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１９記載の使用方法。
25. 【請求項２５】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合
    物を前記液晶組成物に対し、１〜８０重量％含有する請
    求項１９記載の使用方法。
26. 【請求項２６】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合
    物を前記液晶組成物に対し、１〜６０重量％含有する請
    求項１９記載の使用方法。
27. 【請求項２７】 一般式〔Ｉ〕で示される液晶性化合
    物を前記液晶組成物に対し、１〜４０重量％含有する請
    求項１９記載の使用方法。
28. 【請求項２８】 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１９記載の使用方法。
29. 【請求項２９】 下記一般式〔Ｉ〕で示される液晶性
    化合物を含有する液晶組成物を１対の電極基板間に配置
    してなる液晶素子を表示に使用する使用方法。 【外１７】
30. 【請求項３０】 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２９記載の使用方法。
31. 【請求項３１】 前記配向制御層がラビング処理され
    た層である請求項３０記載の使用方法。
32. 【請求項３２】 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２９記載の使用
    方法。