JPH06207175A - 強誘電性液晶性媒体および電気光学装置におけるその利用 - Google Patents
強誘電性液晶性媒体および電気光学装置におけるその利用Info
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Abstract
ラルスメクチックC相を持っている。 【構成】 改良された低温挙動、優れた双安定性、およ
び等方性相、コレステリック相、スメクチックA相およ
びキラルスメクチックC相を含有する相順序を有する強
誘電性液晶性媒体、広範囲なスメクチックC相およびア
キラル基礎素材中で5ないし40nCcm-2の自発分極
を誘起する少なくとも1種のキラルドープから成る強誘
電性の液晶性媒体さらに電気光学装置においてこれらを
使用する。
Description
れた双安定性、および等方性相、コレステリック相、ス
メクチックA相およびキラルスメクチックC相を含有す
る相順序を有する強誘電性液晶性媒体に関係し、広範囲
なスメクチックC相を有するアキラル基礎素材から成る
およびアキラル基礎素材中で5ないし40nCcm-2の
自発分極を誘起する少なくとも1種のキラルドープから
成る強誘電性の液晶性媒体に関係し、その特徴とすると
ころはその媒体が少なくとも−30℃まで安定であるキ
ラルスメクチックC相をもっていることであり、さらに
電気光学装置においてこれらを使用することに関係す
る。
によって、液晶性媒体は最近になって電気光学スイッチ
ングおよびデイスプレイ装置において広い利用範囲を見
出している。その電気的、磁気的、弾性的および/また
は熱的特性は配向の変更を引き起こすために使用するこ
とができる。光学的な効果も例えば複屈折、二色性吸収
染料分子(「ゲスト−ホスト−方式」)の包含あるいは
光散乱の助けによって達成することができる。
実務の要求を満足させるためには、新規な改良された液
晶混合物ならびに多くの新規なメソーゲン性の化合物を
求める常に成長する要望が存在している。
=ねじれネマチック、STN=スーパーねじれネマチッ
ク、SBE=スーパーねじれ複屈折効果、ECB=電気
制御複屈折)が使用されている分野およびスメクチック
LC相(例えば強誘電性および電傾性)を有する分野両
者に適用される。
めに、強誘電性の液晶は電気光学部品中のデイスプレイ
媒体として特別の関心を引いている(例えば、ラガーウ
オール(Lagerwall)等、「デイスプレイ用の
強誘電性液晶」、SIDシンポジウム、1985年10
月会議、サンディエゴ(San Diego)、カリフ
ォルニア(CA)、アメリカ)。
晶の実際的な使用のためには、SC相のようなキラル、
傾斜したスメクチック相が要求されており、これらの相
は広い温度範囲にわたって安定である。この目標はその
ような相、例えばSC 相を自ら形成する化合物によって
達成することができる、あるいはキラル、傾斜したスメ
クチック相を形成しない化合物を光学活性化合物によっ
てドーピングすることによって達成することができる
(M.ブルネット(Brunet)、C.ウイリアムス
(Willimas)アンナーレン フィジーク(An
n.Phys.)3,237(1978))。
使用することは高いコントラストを達成するために液晶
の一様な平面配向を要求している。SC 相内での一様な
平面配向は液晶混合物の相順序が温度の低下と共に等方
性→ネマチック→スメクチックA→スメクチックCなら
ば達成される(例えば、フラティシュラー(Flati
schler)等、分子性結晶、液晶(Mol.Cry
st.Liq.Cryst.)131、21(198
5)、T.マツモト等、468−470頁、第6回国際
デイスプレイ研究会議の予稿集、日本デイスプレイ、1
986年9月30日より10月2日、東京 日本、M.
ムラカミ(Murakami)等,同書344−347
頁)。
物のために満足しなければならないその他の条件はヘリ
ックスのピッチがS* 相中で大きく、すなわち5μmよ
り大きく、さらに極めて大きく、すなわち10μmより
大きく、あるいはN* 相中では無限大であると言うこと
である。
で、すなわち消費者の市場で価格表示板用に強誘電性の
液晶化合物を使用しようとする最近の傾向がある。その
ような強誘電体のデイスプレイ板の有利さは価格の変化
を中心部署から実行することが可能であり、この際強誘
電性デイスプレイの双安定性のためにその次の変化まで
表示した価格を操作することなくそのままに表示するこ
とができる。
のようなデイスプレイでは低温安定性の特別の要求があ
る。いままでに公知になった全ての強誘電性の媒体は−
10℃より十分高い操作範囲を持っている。本発明の目
的は棚表示利用の特別の低温要求条件を満足する強誘電
性の媒体を提供することである。
に加えて、2μmのデイスプレイ中のLC層厚さには
0.13,1.5μmの層厚さには0.17という小さ
な光学異方性△nおよび小さな正のあるいは好ましくは
負の誘電異方性△εが要求される(S.T.ラガーウオ
ール等「デイスプレイ用の強誘電性液晶」 SIDシン
ポジウム 1985年10月会議、サンデイエゴ、カリ
フォルニア、USA)。
れらの全体の要求が達成される。好んで使用される基礎
(あるいはマトリックス)は出来るかぎり自身で既に希
望した相順序I→N→SA →SC を示す化合物から成り
立っている。混合物のその他の成分は融点を低下させる
ために、SC 相および通常はN相も拡張するために、ピ
ッチを相殺するために、光学的な活性を誘起するため
に、光学および誘電異方性をマッチさせるために添加さ
れるのであり、ただしその際に例えば回転粘性は出来る
かぎり増加させてはならない。
は、特に比較的不安定なp−アルコキシフェニル p−
アルコキシベンゾエートがSC −相、SA −相およびN
−相を形成することができること(D.デムス(Dem
us)及びH.ツァシュケ(Zaschke)「表に記
載した液晶」 原料産業のためのVEB(人民公社)ド
イツ出版社、ライプツィヒ、1974年、68−69
頁)およびそのほかに光学活性ドーピング剤の添加によ
って強誘電性の液晶混合物に転換できること(L.A.
ベレズネフ等、強誘電体59[321]/1(198
4)は公知である。
拡張することは複数の液晶性の化合物を混合することに
よって達成することができる(D.デムス等、分子性結
晶液晶 25 215(1974)、J.W.グッドビ
イ(Goodby) 強誘電体 49 275 (19
83)および融点降下は混合成分間の構造変化が大きい
ほど大きくなる(J.S.デーブ等 化学会雑誌(J.
Chem.Soc.)1955 4305)ことは公知
である。このことは一方では構造的には大幅に相違して
いて、しかし、他方では良く混合するためには十分類似
している化合物を混合するならば、特別に低温の混合物
融点、しかもそのためにSC −相の低温の相転移温度が
得られるという仮定から出発している。
弗素化したフェニルベンゾエートおよびフェニルビフェ
ニルカルボキシレートが強誘電性液晶性成分として妥当
であるということを開示している。
素化したターフェニルが強誘電性媒体の成分として妥当
であることを開示している。
でラテラルにジ弗素化したターフェニルを使用すること
を記載している。
ェニルベンゾエート、弗素化したターフェニル、および
弗素化したフェニルビフェニルカルボキシレートの組み
合わせがが棚表示利用には特に適当な低温での広範囲な
SC 相、高い自発分極、短い応答時間および高い双安定
性を有する強誘電性の媒体を示すことを指摘していな
い。
成された成功にもかかわらず、新規な液晶性の素材を提
供するために液晶基礎混合物の開発、しかし特に強誘電
性の液晶混合物の開発は完結しているとは到底考えられ
ない。デイスプレイ素子(デイスプレイ)の開発企業は
デイスプレイ素子およびセル(例えば配向層)の個々の
成分との種々の広範囲な混合物に関心があり、このこと
によって液晶性の混合物の品質に関する結論を引出すこ
とができるのである。
の考えを満足し、双安定性に関して中程度の粘性値を有
し、特に低い融点を有し、デイスプレイ中では改善され
たコントラストになり、希望した相順序を有する特に使
用目的に調整した液晶性の相範囲を示す、しかもデイス
プレイを冷却した場合にはデイスプレイ中ではじめて、
非常に低温であるいは特に好ましくは全く結晶化しない
(結晶化温度<融点)強誘電性の液晶混合物用の妥当な
成分の組成物を提供することである。
れた双安定性、および等方性相、コレステリック相、ス
メクチックA相およびキラルスメクチックC相を含有す
る相順序を有する強誘電性液晶性媒体に関係し、広範囲
なスメクチックC相を有するアキラル基礎素材から成り
およびアキラル基礎素材中で5ないし40nCcm-2の
自発分極を誘起する少なくとも1種のキラルドープから
成る強誘電性の液晶性媒体に関係し、その特徴とすると
ころはその媒体が少なくとも−30℃まで安定であるキ
ラルスメクチックC相を持っていることである。
広がりを有する媒体である、 b) アキラル基礎素材が基本的には少なくともラテラ
ルに弗素化した1,4−フェニレングループを含んでい
るメソーゲン性の化合物から成る媒体であり、 c) アキラル基礎素材はラテラルに弗素化したフェニ
ルビフェニルカルボキシレート、フェニルベンゾエート
およびターフェル、特にアキラル基本素材が3種の成分
A,BおよびCを含有している媒体であり、ここで成分
Aは以下の式IおよびIIから成から成るグループから
選択された少なくとも1種の化合物、
に独立であり、それぞれ直鎖の、あるいは枝別れした5
ないし18個の炭素原子を有するアルキルあるいはアル
コキシグループであり、成分Bは式IIIの少なくとも
1種の化合物からなり、
R1 ないしR4 に定義したとおりであり、成分Cは式I
Vの少なくとも1種の化合物からなり、
8 は4ないし8個の炭素原子を有する直鎖のあるいは枝
別れしたアルキル、アルコキシあるいはオクサアルキル
グループであり、特にアキラル基本素材が成分A、Bお
よびCの合計に対して成分Aを40ないし80重量%、
成分Bを20ないし40重量%、成分Cを15ないし3
5重量%含有しており、 d) 成分Aは式Iの化合物の60ないし90重量%か
ら成る強誘電液晶性の媒体、ただしR1 は5ないし12
個の炭素原子を有するアルキルであり、R2 はそれぞれ
の場合に5ないし12個の炭素原子を有するアルキルで
あり、式IIの化合物の10ないし40重量%から成
り、ただしR1 は5ないし12個の炭素原子を有するア
ルコキシであり、R2 は5ないし12個の炭素原子を有
するアルキルであり、 e)キラルドープが式Vの化合物である強誘電性液晶性
の媒体、
れ9ないし12個の炭素原子を有するアルキルあるいは
アルコキシあり、以下の二種類の基は
れぞれ−O−、−COO−、−O−CO−、−(CH
2 )m −、−(CH2 )m O−あるいは−O(CH2 )
m −であり、m=1、2あるいは3であり、あるいは単
結合であり、Zは−COO−、−OCO−あるいは単結
合であり、XはF、Cl、CN、CF3 あるいはCH3
であり、nは1あるいは2である。特にZは単結合であ
り、XはFであり、Q1 は−(CH2 )m −あるいは−
O−(CH2 )m −、Q2 は単結合であり、 f)アキラル基礎素材がさらに式VIの少なくとも1種
の化合物を含有している強誘電性の媒体
5ないし18個の炭素原子を有するアルキル、アルコキ
シあるいはアルキノイルオキシ基であり、さらに
項による強誘電性の媒体を含む電気光学成分に関係し、
電気光学スイッチングおよびディスプレイ素子中の請求
項1ないし10の中の1項によるFLC媒体の使用に関
係している。
びIIIbの説明の化合物をアキラル基礎混合物が含有
しているLC混合物が特に好ましい、式Iaの少なくと
も1種の化合物、
くは5から12の整数であり、式Ibの少なくとも1種
の化合物、
Iaの少なくとも1種の化合物、
IIaの少なくとも1種の化合物、
び式IIIbの少なくとも1種の化合物、
R3 は5ないし18個の炭素原子を有する、好ましくは
5ないし12個の炭素原子を有するアルキルあるいはア
ルコキシ鎖であり、R2 およびR4 はそれぞれ5ないし
18個の炭素原子を有するアルキルあるいはアルコキシ
鎖であり、好ましくは6ないし12個の炭素原子を有す
るアルコキシ鎖である。
それぞれ5ないし18個の炭素原子を有するアルキルあ
るいはアルコキシ鎖であり、好ましくは5ないし12個
の炭素原子を有するアルコキシ鎖である。
個の炭素原子を有する、好ましくは5ないし12個の炭
素原子を有するアルキルあるいはアルコキシ鎖である。
R7 は4ないし18個の炭素原子を有するアルキル、ア
ルコキシあるいはオクサアルキル鎖であり、好ましくは
4ないし12個の炭素原子を有する2−オクサアルキル
鎖である。
物の合成は例えば以下に記載されている。 式IないしIII WO 89/06678 式IV a)L =F WO 88/00724 b)L =H GB 2/98734 c)R8 =オクサアルキル 英国特許出願 GB 91/6553 (1991年7月31日) 本発明を以下の実施例が説明する。
7 I および20℃では自発分極9.3nCcm-2、傾斜角2
50 および応答時間122μsである。 実施例2 8成分の混合物は−35℃までSC *相を持っている。
Claims (12)
- 【請求項1】 媒体が少なくとも−30℃まで安定であ
るキラルスメクチックC相をもっていることを特徴とす
る、改良された低温挙動、優れた双安定性、および等方
性相、コレステリック相、スメクチックA相およびキラ
ルスメクチックC相を含有する相順序を有する、広範囲
なスメクチックC相を有するアキラル基礎素材およびア
キラル基礎素材中で5ないし40nCcm-2の自発分極
を誘起する少なくとも1種のキラルドープから成る、強
誘電性の液晶性媒体。 - 【請求項2】 キラルスメクチックC相が少なくとも7
00 の相範囲を有することを特徴とする請求項1による
媒体。 - 【請求項3】 アキラル基礎素材が事実上少なくとも1
種のラテラルに弗素化した1,4−フェニレングループ
を含有しているメソーゲン性の化合物から成ることを特
徴とする請求項1あるいは2による媒体。 - 【請求項4】 アキラル基礎素材がラテラルに弗素化し
たフェニルビフェニルカルボキシレート、フェニルベン
ゾエートおよびターフェニルを含有していることを特徴
とする請求項3による媒体。 - 【請求項5】 アキラル基礎素材が3成分A,Bおよび
Cを含有していることを特徴とする請求項4による媒
体、ここにおいて成分Aは式(I)および(II)から
成るグループから選択された少なくとも1種の化合物か
ら成り、 【化1】 【化2】 ただしこの両式においてR1 、R2 、R3 およびR4 は
たがいに独立であり、それぞれ直鎖の、あるいは枝別れ
した5ないし18個の炭素原子を有するアルキルあるい
はアルコキシ基であり、成分Bは式(III)の少なく
とも1種の化合物からなり、 【化3】 ただしR5 およびR6 はおたがいに独立であり、R1 な
いしR4 のために定義した通りであり、および成分Cは
式(IV)の少なくとも1種の化合物からなり、 【化4】 ただしR7 はR1 のために定義した通りであり、R8 は
4ないし18個の炭素原子を有する直鎖のあるいは枝別
れしたアルキル、アルコキシあるいはオクサアルキルグ
ループである。 - 【請求項6】 アキラル基礎素材がA、BおよびCの成
分の合計にたいして成分Aを40ないし80重量%、成
分Bを20ないし40重量%および成分Cを15ないし
35重量%を含有することを特徴とする請求項5による
強誘電性液晶性媒体。 - 【請求項7】 成分Aは式Iの化合物の60ないし90
重量%からなり、ただしR1 は5ないし12個の炭素原
子を有するアルキルあるいはアルコキシであり、R2 は
それぞれの場合に5ないし12個の炭素原子を有するア
ルキルであり、さらに式IIの化合物の10ないし40
重量%から成り、ただしR1 は5ないし12個の炭素原
子を有するアルコキシであり、R2 は5ないし12個の
炭素原子を有するアルキルであることを特徴とする請求
項5あるいは6の1項による強誘電性液晶性の媒体。 - 【請求項8】 強誘電性液晶性媒体、ただしその中では
キラルドープは式(V)の化合物であり、 【化5】 ただしR9 およびR10はおたがいに独立であり、それぞ
れ9ないし12個の炭素原子を有するアルキルあるいは
アルコキシであり、以下の二種類の基は 【化6】 たがいに独立であって、それぞれ 【化7】 であり、Q1 およびQ2 はたがいに独立であって、それ
ぞれ−O−、−COO−、−O−CO−、−(CH2 )
m −、−(CH2 )m O−あるいは−O(CH2 )m −
であり、ただしm=1、2あるいは3であり、あるいは
単結合であり、Zは−COO−、−OCO−あるいは単
結合であり、XはF、Cl、CN、CF3 あるいはCH
3 であり、nは1あるいは2である。 - 【請求項9】 Zが単結合であり、XがFであり、Q1
が−(CH2 )m −あるいは−O−(CH2 )m −であ
り、Q2 が単結合であることを特徴とする請求項8によ
る強誘電性の媒体。 - 【請求項10】 アキラル基礎素材がさらに式(VI)
の少なくとも1種の化合物を含有しており、 【化8】 ただしR11およびR12はおたがいに独立であり、それぞ
れ5ないし18個の炭素原子を有するアルキル、アルコ
キシあるいはアルキノイルオキシ基であり、 【化9】 および 【化10】 であることを特徴とする請求項1ないし9の1項による
強誘電性の媒体。 - 【請求項11】 請求項1ないし10の1項による強誘
電性媒体を含有する電気光学成分。 - 【請求項12】 電気光学スイッチングおよびディスプ
レイ素子の中で請求項1ないし10の1項によるFLC
媒体の使用。
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