JPH07145374A - (チオ)シアネート系化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶光変調装置 - Google Patents

(チオ)シアネート系化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶光変調装置

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JPH07145374A
JPH07145374A JP5291932A JP29193293A JPH07145374A JP H07145374 A JPH07145374 A JP H07145374A JP 5291932 A JP5291932 A JP 5291932A JP 29193293 A JP29193293 A JP 29193293A JP H07145374 A JPH07145374 A JP H07145374A
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Mitsuru Kawada
満 川田
Yoshiaki Shimizu
義彰 清水
Koichi Iida
浩一 飯田
Toshio Tanaka
俊雄 田中
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Takeda Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スメクチックA相を示す液晶化合物を少なく
とも一種含有する液晶組成物及び該組成物を用いた液晶
光変調装置を提供する。 【構成】 下記一般式(I) 【化1】 〔式中、Rは芳香族または非芳香族の炭素同素環または
複素環を示し、lは0,1または2、m,nはそれぞれ
1または2を示し、Q1は単結合、エーテル結合または
エステル結合を示し、Q2,Q3はそれぞれ単結合、エー
テル結合、エステル結合、チオエステル結合、 【化2】 −CH=CH−,−CH2CH2−,メチレンオキシ結合
を示し、Q4は酸素原子または硫黄原子を示す。ただ
し、Q4が酸素原子でかつl+m+n=2の時は、Q2
3の少なくともいずれか一方はチオエステルであ
る。〕で表わされる(チオ)シアネート系化合物の少な
くとも1種含有し、スメクチックA相であることを特徴
とする液晶組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスメクチックA相を示す
液晶化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物および
該組成物を用いた液晶光変調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶化合物は液晶相では誘電率異方性や
光学的異方性を示す。液晶相にはネマチック液晶相、ス
メクチック液晶相、コレステリック液晶相等があり、こ
れらの液晶相を利用した応用製品が最も広く実用化され
ている。すなわち、これらの特性を利用した応用製品は
調光ガラスをはじめとして、サインディスプレイならび
に電卓、時計、ワープロ等のフラットパネルディスプレ
イなどへと展開され、最近のエレクトロニクス分野の進
歩とともに多岐にわたりその発展は著しい。液晶化合物
を駆動させる方法の違いにより、動的散乱型(DS
型)、ねじれネマチック型(TN型)、超ねじれネマチ
ック型(STN型)、ゲスト−ホスト型(GH型)等に
分類される。これらに利用される液晶材料は当然物理化
学的安定性、とくに熱、光、水分、空気等に対する安定
性が要求される。また、液晶材料は室温を含むできるだ
け幅広い温度範囲で所望の液晶相を示し、目的に応じた
動作電圧、応答性等の物性が実用レベルで満足されなけ
ればならない。すなわち、一般的には液晶表示素子を駆
動させるのに必要なしきい電圧や飽和電圧がなるべく低
いこと、また応答速度を早くするためにはできるだけ液
晶材料の粘度が低い方が良い。
【0003】ネマチック液晶以外でデバイス技術上有用
性が高い液晶としてスメクチックA(SA)液晶とカイ
ラルスメクチックC*(Sc*)液晶がある。スメクチ
ックA液晶層はスメクチック液晶相のなかで最もよく現
れる液晶相である。スメクチックA液晶相はホメオトロ
ピック(垂直)配向状態をとったり、フォーカルコニッ
ク・ドメイン状態をとる。フォーカルコニック・ドメイ
ンとホメオトロピック・ドメインは光学的に異なること
から、表示素子に利用することができる。すなわち、微
小なフォーカルコニック・ドメインが分布している場合
には、光を強く散乱して白濁状態になる。一方、ホメオ
トロピック・ドメインの場合には光はそのまま透過し、
透明である。散乱ドメインを得る方法として次の二方法
が考えられている。第一法が電圧印加法であり、第二法
が急冷法である。すなわち、高い電気伝導度を持ったス
メクチックA液晶相に100V程度の低周波電圧を印加
するとフォーカルコニック・ドメインが得られる。この
状態は電圧を切っても長時間維持される。後者の第二の
方法はスメクチックA液晶を透明点以上に加熱して等方
相から急冷することによって散乱ドメインを得る方法で
ある。このような散乱ドメインはハード面を工夫するこ
とにより極めて局所的につくることが可能で、非常に高
い分解能の画像(高品位画像)が得られる。ディスプレ
イ用としては正の大きい△εならびに表示コントラスト
を上げるには大きい△nの材料が要求される。また、強
い光照射を受けるため耐光性のある材料が要求される。
スメクチックA液晶化合物として、既に多数の化合物例
が知られている。しかし、単品化合物でこれらの要求特
性をクリアする材料は未だかつて見いだされていないの
が現状である。そこで物理的・化学的安定性に優れ、特
定物性が優秀な何種類もの液晶化合物を混ぜ合わせて組
成物を調整し、組成物として要求特性を充足させざるを
得ない。物理的・化学的安定性に優れ、しかも室温を含
む広い温度範囲でスメクチックA相を示し、大きな△n
または正の大きな△εを有する単品スメクチックA液晶
化合物を開発することは、これらスメクチック液晶組成
物を構築するに当って極めて有用である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこの様
な実用的な液晶組成物を開発するにあたって、有用な新
規液晶化合物を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、式(I)で表
わされる新規化合物を合成することに成功し、そしてこ
の化合物(I)が予想外にも安定なネマチック相やスメ
チックA相を示しさらに誘電率異方性(Δε)が大きい
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、下記一般式(I)
【0006】
【化4】
【0007】〔式中、Rは置換されていてもよい炭素数
1〜14のアルキル基を示し、X,Y,Zはそれぞれ同
一もしくは異なる置換されていてもよい芳香族または非
芳香族の炭素同素環または複素環を示し、lは0,1ま
たは2、m,nはそれぞれ1または2を示し、Q1は単
結合、エーテル結合またはエステル結合を示し、Q2
3はそれぞれ単結合、エーテル結合、エステル結合、
チオエステル結合、
【0008】
【化5】
【0009】−CH=CH−,−CH2CH2−,メチレ
ンオキシ結合を示し、Q4は酸素原子または硫黄原子を
示す。ただし、Q4が酸素原子でかつl+n+n=2の
時は、Q2,Q3の少なくともいずれか一方はチオエステ
ルである。〕で表わされる(チオ)シアネート系化合物
の少なくとも1種含有し、スメクチックA相であること
を特徴とする液晶組成物、および該組成物を用いた液晶
変調装置である。
【0010】前記一般式において、Rは置換されていて
もよい炭素数1〜14のアルキル基を示す。該アルキル
基は直鎖または分枝のいずれであってもよく、具体的に
は、例えばメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチ
ル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−
オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、
n−ドデシル、n−トリデシル、n−テトラデシル等の
直鎖状アルキル基ならびにイソプロピル、イソブチル、
sec−ブチル、tert−ブチル、イソペンチル、ネ
オペンチル、tert−ペンチル、イソヘキシル、1−
メチルペンチル、2−メチルペンチル、5−メチルヘキ
シル、2,3,5−トリメチルヘキシル、2,7,8−
トリメチルデシル、4−エチル−5−メチルノニル等の
分枝状のアルキル基を挙げることができる。なかでも直
鎖状で炭素数が4〜10のアルキル基、例えばn−ブチ
ル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−
オクチル、n−ノニル、n−デシルが好ましい。また、
これらの基は例えばハロゲンで水素原子の一部または全
部が置換されていてもよい。X、Y、Zはそれぞれ置換
されていてもよい芳香族または非芳香族の炭素同素環又
は複素環を示す。その具体例は、
【0011】
【化6】
【0012】があるが、5〜6員環のもので次の
【0013】
【化7】
【0014】が好ましい。またこれらの環には、置換基
として、ハロゲン、シアノ基等が置換していてもよく、
好ましいハロゲン原子として特にフッ素原子が挙げられ
る。また、X,Y,Zは同一であっても異なっていても
よい。lは0,1または2であり、m,nはそれぞれ1
または2である。Q1〜Q3で示される骨格内結合につい
ては、Q1は単結合、エーテル結合またはエステル結合
を示す。また、Q2,Q3はそれぞれ単結合、エーテル結
合、エステル結合、チオエステル結合、
【0015】
【化8】
【0016】−CH=CH−,−CH2CH2−,メチレ
ンオキシ結合を示す、Q1〜Q3については、単結合、カ
ルボン酸エステル結合が好ましい。この場合のカルボン
酸エステル結合については順エステル結合と逆エステル
結合があるがいずれでもよい。Q4は酸素原子または硫
黄原子である。本発明の特に好ましい態様は、下記一般
式(Ia)〜(If)で表わされる化合物を含む組成物
である。ただしQ4が酸素原子でかつl+m+n=2の
時は、Q2,Q3の少なくともいずれか一方はチオエステ
ルである。
【0017】
【化9】
【0018】〔式中、R’は直鎖状で炭素数4〜10の
アルキル基であり、X’,Y’,Z’は芳香族複素環を
示す。〕本発明の化合物は、物理的化学的安定性が高
く、スメクチックA相を示すとともに、屈折率異方性
(Δn)が大きいという特徴を有する。したがって、本
発明の化合物は、液晶表示素子等を駆動させるのに必要
なしきい電圧や飽和電圧に関して、液晶組成物の低電圧
化に有効な添加剤であり、実用的な液晶組成物を構築す
るにあたって、有用な一成分として用いることができ
る。本発明の化合物は単独で液晶化合物として用いるこ
とができるし、さらには他の液晶混合物に添加すること
によって、他の液晶混合物の液晶活性を増強することが
できる。本発明の液晶化合物は、従来公知の液晶化合
物、例えば、エステル系、エーテル系、カルボニル系、
ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、複素環系等
の液晶化合物との相溶性に優れているため、これらの液
晶化合物に添加配合することにより、優れた特性を示す
液晶組成物を構築することができる。
【0019】本件化合物を添加しうる液晶混合物として
は、例えば「Flussige Krislallei
n Tabllen」I&II VEB Verlag.
Leipzigや「液晶デバイスハンドブック」(日本
学術新興会第142委員会編、日刊工業新聞社)または
「フルカラー液晶表示技術」(トリケップス出版部編、
株式会社トリケップス)等に述べられているスメクチッ
ク液晶、または市販のスメクチック液晶化合物などが挙
げられる。その場合の本発明の化合物の添加量は、通常
0.5%〜50%程度、好ましくは5%〜20%程度で
ある。本発明でいう液晶光変調装置とは、液晶組成物を
使用した液晶素子および表示装置であり、具体的には液
晶シャッター、光学位相フィルター、ディスプレイなど
が挙げられる。以下に本発明の一般式(I)で表わされ
る化合物の製造法を代表的な例について説明する。本発
明は、これらの方法によって限定されるものではない。
【0020】製造例 下記一般式(II)または(III)
【0021】
【化10】
【0022】〔式中、R,X,Y,Z,Q1,Q2
3,l,mおよびnは前記と同意義を有する。〕で表
わされる骨格成分化合物またはその誘導体に、臭化シア
ンおよびトリエチルアミンを反応させて製造される。
【0023】更に詳しく製造法を説明すると、本発明の
化合物は骨格成分(チオ)フェノール性化合物とハロゲ
ン化シアン(臭化シアンまたは塩化シアン)を塩基存在
下反応させることにより製造される。塩基としてはピリ
ジンやトリエチルアミン等の有機塩基または水素化ナト
リウム、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。使用
される溶媒としては本反応に対して不活性な溶媒であれ
ばよく、炭化水素類、ハロゲン炭化水素類、エーテル
類、酢酸エチル、アセトニトリル、DMF、DMSO、
HMPA等があげられる。また有機塩基を用いる場合に
は溶媒を兼ねることもある。上述の方法により生成した
本発明に用いる液晶性化合物(I)は、通常用いられて
いる分離精製手段、例えば抽出、転溶、カラムクロマト
グラフィー、液体クロマトグラフィー、再結晶などの手
段を用いて反応液から分離精製することができる。
【0024】
【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明するが
これに限定されない。 実施例1
【0025】
【化11】
【0026】4’−オクチルオキシ−4−ビフェノール
(1.55g)をAcOEt(50ml)に溶かし、E
3N(0.8ml)ついで臭化シアン(0.59g)
を0℃でかき混ぜながら加える。0℃で30分かき混ぜ
た後、析出白色沈殿を濾去する。濾液を減圧下で濃縮
し、残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(キ
ーゼルゲル60,50g;展開溶媒:CHCl3)に付
す。目的画分を減圧濃縮し、残留物をEtOHから再結
晶すると表題化合物が無色プリズム晶として得られる。
収量1.26g(75.0%) IRνmaxcm-1:2956,2929,2857,2
283,22521 H−NMR(CDCl3)(200MHz) δ:0.89(3H,t,j=6Hz)、1.2−1.
6(12H,m)、1.7−1.9(2H,m)、4.
0(2H,t,j=6Hz)、6.98(1H,d,j
=8Hz)、7.34(1H,d,j=8Hz)、7.
47(1H,d,j=8Hz)、7.61(1H,d,
j=8Hz)。
【0027】実施例2 実施例1と同様の反応により、出発物質のみをかえて表
1の各化合物を合成した。実施例1〜12の化合物の元
素分析値ならびにその他の実施例化合物については表1
にまとめて示した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】物性測定 上記実施例で得られた化合物の相転移温度および相の判
定は、偏光顕微鏡による目視観察と示差走査熱量計(D
SC)を併用して行った。また、ΔnおよびΔεについ
ては文献法に準じて測定した。得られた結果を表2に示
す。
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】本発明の液晶組成物例とその物性値を以下
に示す。なおM−21,K−27,K−30はBDH社
製の単品化合物である。 実施例13(組成物例1) 化合物 組成比(%)
【0034】
【化12】
【0035】 実施例化合物(3) 10 実施例化合物(4) 10 相系列ならびに相転移温度
【0036】
【化13】
【0037】実施例14(組成物例2) 化合物 組成比(%) K−27* 40 K−30* 40 実施例化合物(4) 20 相系列ならびに相転移温度
【0038】
【化14】
【0039】実施例15(組成物例3) 化合物 組成比(%) 実施例化合物(5) 25 実施例化合物(12) 75 相系列ならびに相転移温度
【0040】
【化15】
【0041】実施例16(組成物例4) 化合物 組成比(%) K−27* 26.6 K−30* 26.6 M−21* 22.8 実施例化合物(5) 9.5 実施例化合物(4) 9.5 実施例化合物(10) 5 相系列ならびに相転移温度
【0042】
【化16】
【0043】△n:0.179(25℃) △ε:+6.0(56℃) 実施例17(組成物例5) 化合物 組成比(%) K−27* 28 K−30* 28 M−21* 24 実施例化合物(4) 10 実施例化合物(5) 10 物性値 相系列ならびに相転移温度(℃)
【0044】
【化17】
【0045】△n:0.119(53℃) 0.171(20℃) △ε:+6.0(53℃) Vth:0.74V(53℃) 実施例18(組成物例6) 化合物 組成比(%) K−27 26.25 K−30 26.25 M−21 22.5 実施例化合物(4) 10.0 実施例化合物(5) 15.0 物性値 相系列ならびに相転移温度(℃)
【0046】
【化18】
【0047】△n:0.139(50℃) 0.171(25℃) △ε:8.44(50℃) Vth:0.78V(50℃) 実施例19(組成物例7) 化合物 組成比(%) K−27 21.0 K−30 21.0 M−21 18.0 M−36 15.0 実施例化合物(4) 10.0 実施例化合物(5) 15.0 物性値 相系列ならびに相転移温度(℃)
【0048】
【化19】
【0049】△n:0.131(57.5℃) 0.176(25℃) △ε:+7.92(57.5℃) Vth:0.77V(57.5℃)
【0050】
【発明の効果】本発明の化合物である(チオ)シアネー
ト系化合物は液晶フラットパネルディスプレイ等に使用
される液晶組成物を調製するにあたり有用な一成分であ
る。
【0051】本発明の化合物は物理的化学的安定性が高
く、安定なネマチックA相やスメクチックA相を示すと
ともに、誘電率異方性(Δε)が大きいという特徴を有
する。したがって、本件化合物は液晶表示素子等を駆動
させるのに必要なしきい電圧や飽和電圧に関して、液晶
組成物の低電圧化に有効な添加剤であり、実用的な液晶
組成物を構築するにあたって、有用な一成分として提供
される。すなわち、他の多くの液晶化合物、例えばエス
テル系、エーテル系、カルボニル系、ビフェニル系、フ
ェニルシクロヘキサン系、複素環系等の液晶化合物との
相溶性が良好で、これらを含む液晶組成物に添加して諸
物性を改良することができる。このように液晶フラット
パネルディスプレイ等に使用される液晶組成物を構築す
るにあたって、本発明は一成分として有用な化合物を提
供すると共に、該化合物を少なくとも1種含む実用的液
晶組成物をも提供するものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 (チオ)シアネート系化合物、該化合
物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶光変調
装置
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【化1】 〔式中、Rは置換されていてもよい炭素数1〜14のア
ルキル基を示し、X,Y,Zはそれぞれ同一もしくは異
なる置換されていてもよい芳香族または非芳香族の炭素
同素環または複素環を示し、lは0,1または2、m,
nはそれぞれ1または2を示し、Q1は単結合、エーテ
ル結合またはエステル結合を示し、Q2,Q3はそれぞれ
単結合、エーテル結合、エステル結合、チオエステル結
合、
【化2】 −CH=CH−,−CH2CH2−,メチレンオキシ結合
を示し、Q4は酸素原子または硫黄原子を示す。ただ
し、Q4が酸素原子でかつl+m+n=2の時は、Q2
3の少なくともいずれか一方はチオエステルであ
る。〕で表わされる(チオ)シアネート系化合物。
【化3】 である請求項3記載の化合物。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【化6】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07D 285/12 C09K 19/12 9279−4H 19/28 9279−4H 19/34 9279−4H G02F 1/13 500 (72)発明者 田中 俊雄 茨城県つくば市松代3丁目12番地の1 武 田松代レジデンス601号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I) 【化1】 〔式中、Rは置換されていてもよい炭素数1〜14のア
    ルキル基を示し、X,Y,Zはそれぞれ同一もしくは異
    なる置換されていてもよい芳香族または非芳香族の炭素
    同素環または複素環を示し、lは0,1または2、m,
    nはそれぞれ1または2を示し、Q1は単結合、エーテ
    ル結合またはエステル結合を示し、Q2,Q3はそれぞれ
    単結合、エーテル結合、エステル結合、チオエステル結
    合、 【化2】 −CH=CH−,−CH2CH2−,メチレンオキシ結合
    を示し、Q4は酸素原子または硫黄原子を示す。ただ
    し、Q4が酸素原子でかつl+m+n=2の時は、Q2
    3の少なくともいずれか一方はチオエステルであ
    る。〕で表わされる(チオ)シアネート系化合物の少な
    くとも1種含有し、スメクチックA相であることを特徴
    とする液晶組成物。
  2. 【請求項2】 Rが直鎖状で炭素数4〜10のアルキル
    基である一般式(I)で表わされる化合物を含有する請
    求項1記載の液晶組成物。
  3. 【請求項3】 X,Y,Zがそれぞれ同一また異なる芳
    香族または非芳香族の5または6員環である一般式
    (I)で表わされる化合物を含有する請求項1記載の液
    晶組成物。
  4. 【請求項4】 X,Y,Zがそれぞれ 【化3】 である一般式(I)で表わされる化合物を含有する請求
    項3記載の液晶組成物。
  5. 【請求項5】 Q1が単結合またはエーテル結合である
    一般式(I)で表わされる化合物を含有する請求項1記
    載の液晶組成物。
  6. 【請求項6】 Q2が単結合である一般式(I)で表わ
    される化合物を含有する請求項1記載の液晶組成物。
  7. 【請求項7】 Q3が単結合、エステル結合、チオエス
    テル結合である一般式(I)で表わされる化合物を含有
    する請求項1記載の液晶組成物。
  8. 【請求項8】 Zが酸素原子である一般式(I)で表わ
    される化合物を含有する請求項1記載の液晶組成物。
  9. 【請求項9】 X,Y,Zのいずれかまたは全部がハロ
    ゲン原子で置換されたベンゼン環である一般式(I)で
    表わされる化合物を含有する請求項1記載の液晶組成
    物。
  10. 【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の液晶
    組成物を少なくとも一対の基板の間に配置されたことよ
    りなる液晶変調装置。
JP5291932A 1993-11-22 1993-11-22 (チオ)シアネート系化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶光変調装置 Withdrawn JPH07145374A (ja)

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JPH07145374A true JPH07145374A (ja) 1995-06-06

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JP5291932A Withdrawn JPH07145374A (ja) 1993-11-22 1993-11-22 (チオ)シアネート系化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶光変調装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015537056A (ja) * 2012-09-10 2015-12-24 蘇州漢朗光電有限公司Halation Photonics Corporation スメクチックa相液晶材料

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