JPH06240261A - 強誘電性液晶組成物 - Google Patents

強誘電性液晶組成物

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JPH06240261A
JPH06240261A JP5047551A JP4755193A JPH06240261A JP H06240261 A JPH06240261 A JP H06240261A JP 5047551 A JP5047551 A JP 5047551A JP 4755193 A JP4755193 A JP 4755193A JP H06240261 A JPH06240261 A JP H06240261A
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JP
Japan
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group
liquid crystal
carbon atoms
alkyl group
formula
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Application number
JP5047551A
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English (en)
Inventor
Tatsuro Yanagi
達朗 柳
Kunikiyo Yoshio
邦清 吉尾
Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Masahiro Sato
正洋 佐藤
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 からなる強誘電性液晶組成物。 【効果】この液晶組成物ををキラルスメクチックC相を
示す液晶組成物の成分として用いることにより、配向状
態を変化させることなく、動作上限温度を向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶表示素子
に用いる新規な液晶組成物に関する。さらに詳しくは、
キラルスメクチックC相(以下、Sc*相と略称する)
を示す新規な液晶組成物を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、メイヤーらにより強誘電性液晶化
合物を用いる表示方式が報告され、これによるとTN型
の100〜1000倍という高速応答とメモリー効果が
得られるため、次世代の表示素子として期待され、現
在、盛んに研究・開発が進められている。強誘電性液晶
化合物の液晶相は、チルト系のキラルスメクチック相に
属するものであるが、実用的には、その中で最も低粘性
であるSc*相が最も望ましい。Sc*相を示す液晶化
合物は、既に数多く合成され、検討されているが、強誘
電性液晶表示素子として用いるための条件としては、
(a)室温を含む広い温度範囲でSc*相を示すこと、
(b)均一な配向性を示し、かつその螺旋ピッチが大き
いこと、(c)適当なチルト角を有すること、(d)粘
性が小さいことなどが挙げられる。しかしながら、これ
ら条件を単独で満足するSc*相を示す液晶化合物はこ
れまで知られておらず、混合によりこれらの条件を満足
させる努力がなされている。また、Sc*相を示す液晶
組成物(以下、Sc*液晶組成物という)の調製方法と
して、強誘電性を示さず、キラルでないSc相を示す液
晶化合物または組成物にキラルな化合物を添加する方法
もあり、Sc相を示す液晶化合物の開発も進められてい
る。従来、Sc相あるいはSc*相を示す代表的な液晶
化合物として、フェニルピリミジン系液晶化合物などが
知られており、これらの混合物からなるSc*液晶組成
物が知られている。また、Sc相を示さないキラルな化
合物として、特開平2−138274号公報記載の二個
の不斉炭素中心を有したγ−ラクトン系化合物などが知
られており、前記のフェニルピリミジン系液晶化合物か
らなる組成物などに添加したSc*液晶組成物なども知
られている。
【0003】さらに、Sc*相を示す液晶組成物を得る
方法として、特開平1−193390号公報では、下記
化10、化11および化12で表されるSc*相を示す
ナフタレン系およびエステル系化合物からなるSc*液
晶組成物が提案されている。
【0004】
【化10】
【0005】
【化11】
【0006】
【化12】
【0007】化10〜12中、NAPは2,6−ナフチ
レン基を、C*は不斉炭素原子を表す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
1−193390号公報では、前記のフェニルピリミジ
ン系液晶化合物などを用いたSc*液晶組成物は、液晶
セルに注入した場合に、Sc*相において、層構造が
“く”の字に屈曲するためにジグザグ欠陥が生じやす
く、コントラスト比が低いという問題があることを指摘
している。また、ナフタレン系およびエステル系化合物
からなるSc*液晶組成物を液晶セルに注入した場合、
ジグザグ欠陥は観察されず良好なコントラスト比やメモ
リー性が得られるが、一般的にナフタレン系やエステル
系化合物は粘度が高く、またフェニルピリミジン系液晶
化合物を添加して低粘度化を行うと、互いの相溶性が悪
く、Sc*相転移温度を低下させるという問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記液晶
組成物のSc*相を拡大させるべく鋭意検討を行った結
果、特定構造のフェニルピリミジン系液晶化合物とナフ
タレン系液晶化合物および/またはエステル系液晶化合
物を用いることにより、相転移温度の高いSc*液晶組
成物が得られることを見い出し、本発明に到達した。す
なわち本発明は、複数の化合物の混合物からなり、下記
一般式(1)
【0010】
【化13】
【0011】〔式中、R1およびR2は炭素数1〜18の
アルキル基を表す〕で示される液晶化合物を必須成分と
し、任意成分として、一般式(2)
【0012】
【化14】
【0013】〔式中、R3は炭素数1〜12のアルキル
基または水素原子を表し、pは1〜12の整数を表し、
NAPは2,6−ナフチレン基を表し、qは0〜5の整
数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R4は炭素数2
〜10のアルキル基を表す〕で示される液晶化合物、一
般式(3)
【0014】
【化15】
【0015】〔式中、R5は炭素数1〜18のアルキル
基を表し、NAPは2,6−ナフチレン基を表し、rは
0〜5の整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R6
は炭素数2〜10のアルキル基を表す〕で示される液晶
化合物、一般式(4)
【0016】
【化16】
【0017】〔式中、R7は炭素数1〜12のアルキル
基または水素原子を表し、sは1〜12の整数を表し、
tは1〜5の整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、
8は炭素数2〜10のアルキル基を表す〕で示される
液晶化合物および一般式(5)
【0018】
【化17】
【0019】〔式中、R9は炭素数1〜18のアルキル
基を表し、yは1〜5の整数を表し、C*は不斉炭素原
子を表し、R10は炭素数2〜10のアルキル基を表す〕
で示される液晶化合物からなる群より選ばれる1種以上
の化合物を含有することを特徴とする強誘電性液晶組成
物である。
【0020】一般式(1)中、R1およびR2で表される
炭素数1〜18のアルキル基の具体例としては、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペ
ンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オク
チル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル
基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサ
デシル基、n−オクタデシル基などが挙げられ、これら
のうち好ましいものは、炭素数3〜14のアルキル基で
ある。
【0021】一般式(1)で示される化合物の具体例お
よび製造法は、例えば、特開昭63−301872号公
報などに記載されている化合物が挙げられ、製造法も記
載されている方法と同様である。
【0022】一般式(2)中、R3で表される炭素数1
〜12のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル
基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、
n−ドデシル基などが挙げられる。R3のうち好ましい
ものは、水素原子および炭素数3〜10のアルキル基で
ある。
【0023】pは好ましくは、1〜10の整数である。
qは好ましくは、0、1、3および5である。
【0024】R4で表される炭素数2〜10のアルキル
基の具体例としては、エチル基、n−プロピル基、n−
ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプ
チル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基
などが挙げられ、これらのうち好ましいものは、炭素数
2〜6のアルキル基である。
【0025】一般式(3)中、R5で表される炭素数1
〜18のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル
基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、
n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシ
ル基、n−オクタデシル基などが挙げられ、これらのう
ち好ましいものは、炭素数3〜14のアルキル基であ
る。
【0026】rは好ましくは0、1、3および5であ
る。
【0027】R6で表される炭素数2〜10のアルキル
基の具体例としては、エチル基、n−プロピル基、n−
ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプ
チル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基
などが挙げられ、これらのうち好ましいものは、炭素数
2〜6のアルキル基である。
【0028】一般式(4)中、R7で表される炭素数1
〜12のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル
基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、
n−ドデシル基などが挙げられる。R7のうち好ましい
ものは、水素原子および炭素数3〜10のアルキル基で
ある。
【0029】sは好ましくは、1〜10の整数である。
tは好ましくは、1、2、3および5である。
【0030】R8で表される炭素数2〜10のアルキル
基の具体例としては、エチル基、n−プロピル基、n−
ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプ
チル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基
などが挙げられ、これらのうち好ましいものは、炭素数
2〜6のアルキル基である。
【0031】一般式(5)中、R9で表される炭素数1
〜18のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル
基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、
n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシ
ル基、n−オクタデシル基などが挙げられ、これらのう
ち好ましいものは、炭素数3〜14のアルキル基であ
る。
【0032】yは好ましくは1、2、3および5であ
る。
【0033】R10で表される炭素数2〜10のアルキル
基の具体例としては、エチル基、n−プロピル基、n−
ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプ
チル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基
などが挙げられ、これらのうち好ましいものは、炭素数
2〜6のアルキル基である。
【0034】一般に、液晶組成物は液晶化合物2種以上
の多成分からなる混合物である。本発明の強誘電性液晶
組成物は、複数の化合物の混合物からなり、一般式
(1)で示されるピリミジン系液晶化合物を必須成分と
し、任意成分として一般式(2)〜(5)で示される液
晶化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含
有することを特徴とするが、任意成分が一般式(2)な
らびに/もしくは一般式(3)で示されるナフタレン系
液晶化合物、および一般式(4)ならびに/もしくは一
般式(5)で示されるエステル系液晶化合物からなるこ
とが好ましい。任意成分としてナフタレン系液晶化合物
とエステル系液晶化合物を併用することにより、高いS
c*相転移温度を持ち、良好な配向性を示す強誘電性液
晶組成物を得ることができる。
【0035】また、一般式(1)〜(5)で示される液
晶化合物は、それぞれ2種以上使用することができる。
【0036】本発明の強誘電性液晶組成物には、必要に
より他の液晶化合物、2色性色素(アントラキノン系色
素、アゾ系色素等)等を含有させることができる。他の
液晶化合物としては、Sc相を示す液晶化合物(2−
4’−アルキルオキシフェニル−5−アルキルピリミジ
ン、2−4’−アルキルオキシオキシフェニル−5−ア
ルキルオキシピリミジン、2−p−アルキルオキシカル
ボニルフェニル−5−アルキルピリミジン、2−4’−
アルキルオキシ−3’−フルオロフェニル−5−アルキ
ルピリミジン、2−4’−アルキルオキシ−2’,3’
−ジフルオロフェニル−5−アルキルピリミジン、2−
4’−アルキルオキシフェニル−5−アルキルピリジ
ン、2−4’−アルキルオキシ−3’−フルオロフェニ
ル−5−アルキルピリジン、2−(4−アルキルフェニ
ル)−5−アルケニルオキシピリミジン、特開平3−1
74491号公報、特開平3−223225号公報およ
び本出願人に係わる特願平4−27128号公報に記載
の化合物、特開平3−218365号公報および本出願
人に係わる特願平3−159789号公報に記載の化合
物等)、Sc*相を示す液晶化合物(光学活性4−アル
キルオキシ−4’−ビフェニルカルボン酸−p’−(2
−メチルブチルオキシカルボニル)フェニルエステル、
光学活性4−n−アルキルオキシ−4’−ビフェニルカ
ルボン酸−2−メチルブチルエステル、特開昭62−2
28043号公報、特開平1−221351号公報およ
び本出願人に係わる特願平4−27128号公報に記載
の化合物等)、キラルな化合物(特開昭63−9903
2号公報、特開昭63−190843号公報、特開平2
−138274号公報、特開平2−256673号公
報、特開平2−262579号公報、特開平2−286
673号公報、特開平3−27374号公報に記載の化
合物、特開昭62−228043号公報に記載の化合物
を還元して得られる化合物等)、Sc相を示さないスメ
クチック液晶化合物、ネマチック相を示す液晶化合物等
が挙げられる。
【0037】本発明の強誘電性液晶組成物中、一般式
(1)で表される液晶化合物の含有量は、通常5〜70
重量%であり、一般式(2)〜(5)で示される液晶化
合物1種以上の含有量は、通常95〜30重量%であ
る。この範囲外では、十分に高いSc*相転移温度、粘
度低下を示さない。ナフタレン系液晶化合物とエステル
系液晶化合物を併用する場合、ナフタレン系液晶化合物
とエステル系液晶化合物の重量比は、通常(30〜8
0):(70〜20)である。
【0038】強誘電性液晶組成物は、電圧印加により光
スイッチング現象を起こし、これを利用した応答の速い
液晶表示素子を作製できる〔例えば、特開昭56−10
7216号公報、特開昭59−118744号公報、エ
ヌ.エー.クラーク(N.A.Clark)、エス.テ
ィー.ラガウォール(S.T.Lagerwall);
アプライド フィジックス レター(Applied
Physics Letter)36、899(198
0)など〕。
【0039】本発明の強誘電性液晶組成物をセル間隔
0.5〜10μm、好ましくは0.5〜3μmの液晶セ
ルに真空封入し、両側偏光子を設置することにより光ス
イッチング素子(液晶表示素子)とすることができる。
上記の液晶セルは、透明電極を設けた基板の表面を配向
処理した後、2枚の基板間にスペーサーを介在させ、貼
り合わせることによって作製することができる。基板と
しては、特に制限はなく、In23、SnO2、In2
3−SnO2などを設けたガラス、ポリエステルフィルム
などの基板、薄膜トランジスター、ダイオードを形成し
た基板などが挙げられる。また、上記スペーサーとして
は、アルミナビーズ、ガラスファイバー、ポリイミドフ
ィルムなどが挙げられる。配向処理方法としては、通常
の配向処理、例えば、ポリイミド膜のラビング処理、S
iO斜め蒸着などが適用できる。
【0040】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれに限定されない。 実施例 1 下記化18、19で示されるナフタレン系液晶化合物を
それぞれ18重量%、下記化20で示されるエステル系
液晶化合物を24重量%、下記化21で示される化合物
を40重量%含有する液晶組成物を調整し、Sc*相転
移温度を測定した結果は59℃であった。次に、透明電
極付のガラス基板に配向処理剤としてポリイミドを塗布
し、表面をラビングした後、スペーサーを介在させ、ラ
ビング方向が反平行となるように貼合わせ、セル厚2μ
mのセルを作成し、本発明の液晶組成物を注入して液晶
セルを得た。得られた液晶セルを偏光顕微鏡によりその
配向状態を観察した結果、ジグザグ欠陥はなく、良好な
配向を示し、電圧を印加すると良好なメモリー性も観察
された。
【0041】
【化18】
【0042】
【化19】
【0043】
【化20】
【0044】
【化21】
【0045】化18〜化21中、NAPは2,6-ナフ
チレン基を、C*は不斉炭素原子を表す。
【0046】比較例 1 前記の化19および下記化22で示されるナフタレン系
化合物をそれぞれ21重量%、下記化23で示されるエ
ステル系化合物を28重量%、下記化24で示される化
合物を30重量%含有する液晶組成物を調整し、Sc*
相転移温度を測定した結果は40℃と極めて低かった。
【0047】
【化22】
【0048】
【化23】
【0049】
【化24】
【0050】化22、23中、NAPは2,6−ナフチ
レン基を、C*は不斉炭素原子を表す。
【0051】
【発明の効果】本発明のSc*液晶組成物は、相転移温
度が高く、配向性を損なうことなく液晶表示素子の動作
上限温度を向上させることができる。従って、本発明の
組成物は液晶表示素子に用いる液晶材料として有用であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正洋 京都市東山区一橋野本町11番地の1 三洋 化成工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の化合物の混合物からなり、一般式
    (1) 【化1】 〔式中、R1およびR2は炭素数1〜18のアルキル基を
    表す〕で示される液晶化合物を必須成分とし、任意成分
    として、一般式(2) 【化2】 〔式中、R3は炭素数1〜12のアルキル基または水素
    原子を表し、pは1〜12の整数を表し、NAPは2,
    6−ナフチレン基を表し、qは0〜5の整数を表し、C
    *は不斉炭素原子を表し、R4は炭素数2〜10のアル
    キル基を表す〕で示される液晶化合物、一般式(3) 【化3】 〔式中、R5は炭素数1〜18のアルキル基を表し、N
    APは2,6−ナフチレン基を表し、rは0〜5の整数
    を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R6は炭素数2〜
    10のアルキル基を表す〕で示される液晶化合物、一般
    式(4) 【化4】 〔式中、R7は炭素数1〜12のアルキル基または水素
    原子を表し、sは1〜12の整数を表し、tは1〜5の
    整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R8は炭素数
    2〜10のアルキル基を表す〕で示される液晶化合物お
    よび一般式(5) 【化5】 〔式中、R9は炭素数1〜18のアルキル基を表し、y
    は1〜5の整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R
    10は炭素数2〜10のアルキル基を表す〕で示される液
    晶化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含
    有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
  2. 【請求項2】 任意成分が一般式(2) 【化6】 〔式中、R3は炭素数1〜12のアルキル基または水素
    原子を表し、pは1〜12の整数を表し、NAPは2,
    6−ナフチレン基を表し、qは0〜5の整数を表し、C
    *は不斉炭素原子を表し、R4は炭素数2〜10のアル
    キル基を表す〕で示される液晶化合物ならびに/もしく
    は一般式(3) 【化7】 〔式中、R5は炭素数1〜18のアルキル基を表し、N
    APは2,6−ナフチレン基を表し、rは0〜5の整数
    を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R6は炭素数2〜
    10のアルキル基を表す〕で示される液晶化合物、およ
    び一般式(4) 【化8】 〔式中、R7は炭素数1〜12のアルキル基または水素
    原子を表し、sは1〜12の整数を表し、tは1〜5の
    整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R8は炭素数
    2〜10のアルキル基を表す〕で示される液晶化合物な
    らびに/もしくは一般式(5) 【化9】 〔式中、R9は炭素数1〜18のアルキル基を表し、y
    は1〜5の整数を表し、C*は不斉炭素原子を表し、R
    10は炭素数2〜10のアルキル基を表す〕で示される液
    晶化合物からなることを特徴とする請求項1記載の強誘
    電性液晶組成物。
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