JPH07305062A - 反強誘電性液晶組成物 - Google Patents

反強誘電性液晶組成物

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JPH07305062A
JPH07305062A JP7040613A JP4061395A JPH07305062A JP H07305062 A JPH07305062 A JP H07305062A JP 7040613 A JP7040613 A JP 7040613A JP 4061395 A JP4061395 A JP 4061395A JP H07305062 A JPH07305062 A JP H07305062A
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JP
Japan
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liquid crystal
group
composition
phase
ring
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Application number
JP7040613A
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English (en)
Inventor
Katsuhide Kikuchi
克英 菊地
Hitoshi Hayashi
仁志 林
Akira Takeuchi
明 竹内
Kenji Takigawa
賢司 瀧川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】しきい値電圧を低下させ、低電圧駆動が可能
で、液晶温度範囲が広い反強磁性液晶組成物を提供す
る。 【構成】カイラルスメクチックCA 相を有する液晶組成
物と、下記構造式(I)で示される化合物との混合物で
組成された液晶組成物: 式中、Xは−CH3 ,−CF3 又は−C25 ;R1
2 は各々炭素数3〜14,3〜10のアルキル基;Y
は単結合、−O−,−CO−,−COO−又は−OCO
−;Zは−COO−,−C≡C−または−CH2 CH2
−の基;A1 ,A 2 ,A3 は各独立にF等の置換基を有
することのあるベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジ
ン環、ピリミジン環等の六員環。

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にかかわり、
特に反強誘電(カイラルスメクチックCA 、以下SmC
A * と略号する)相を出現するようにした液晶組成物に
関し、詳しくは液晶表示素子に使用するのに適した反強
誘電性液晶組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイは、薄型・軽量
・低消費電力などの特徴を生かして表示素子として幅広
く用いられるようになってきたが、これらの表示装置の
ほとんどは、ネマチック液晶を用いるTN(Twist
ed Nematic)型を一般的に採用している。こ
のTN型の表示方法は、駆動が液晶の比誘電率の異方性
に基づいているため、その応答速度は遅く、改善の必要
性に迫られていた。
【0003】これに対し、Meyerらによって見いだ
された強誘電性を示すカイラルスメクチックC(SmC
* と略号する)液晶を用いた液晶デバイスは、ネマチッ
ク液晶では達成し得なかった高速応答性・メモリー性を
有しており、これらの特性を生かして、強誘電性液晶デ
ィスプレイへの応用研究が精力的に行われている。しか
し、この表示方法に必要とされる良好な配向性・メモリ
ー性を実際のセルにおいて実現することは困難であり、
外部からのショックに弱い等の問題をかかえており、解
決すべき課題は数多く残されている。
【0004】一方、最近になってChandaniらに
よって、前記のSmC* 相の低温側に三安定状態を示す
反強誘電相(SmCA * 相)が発見された。この反強誘
電性液晶は、隣接する層毎に双極子が反平行に配列した
熱力学的に安定な相を示し、印加電圧に対して明確なし
きい値と二重履歴特性を特徴とする反強誘電相−強誘電
相間の電場誘起相転移を起こす。このスイッチング挙動
を応用して、新規な表示方法の検討が始まっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】反強誘電相のスイッチ
ング特性を液晶ディスプレイに応用する場合、反強誘電
性液晶のみを含んだ組成物を用いて液晶セルを作製する
ことも不可能ではないが、三安定状態を示す温度範囲、
しきい値電圧、結晶化温度、配向性などの点で、必ずし
も好ましいとは言えない。
【0006】本発明はこのような状況に鑑み、しきい値
電圧を低下させ、低電圧駆動を可能にする反強誘電性液
晶組成物を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、カイラルスメ
クチックCA 相を有する液晶組成物と、下記構造式
(I)で示される化合物との混合物で構成される液晶組
成物である。
【0008】
【化3】
【0009】ただし、上記式中、Xは−CH3 ,−CF
3 または−C25 であり、R1 ,R2 はそれぞれ炭素
数3〜14,3〜10である直鎖、または分岐状のアル
キル基であり、Yは、単結合、−O−,−CO−,−C
OO−または−OCO−の基を表し、Zは−COO−,
−C≡C−または−CH2 CH2 −の基を表わし、A
1 ,A2 およびA3 はそれぞれ独立して、ベンゼン環、
シクロヘキサン環、ピリジン環、ピリミジン環などの六
員環基からなり、これらの六員環基中の少なくとも1つ
の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シア
ノ基、ニトロ基、メチル基、エチル基、又はメトキシ基
などで置換されてもよい。
【0010】上記カイラルスメクチックCA 相を有する
液晶組成物は、下記構造式(II)で示される化合物を少
なくとも1種含むことが好ましい。
【0011】
【化4】
【0012】ただし、上記式中、X’は−CH3 ,−C
3 または−C25 であり、R3,R4 はそれぞれ炭
素数3〜14、3〜10である直鎖、または分岐状のア
ルキル基であり、Y’は、単結合、−O−,−CO−,
−COO−または−OCO−の基を表し、A4 ,A5
よびA6 はそれぞれ独立して、ベンゼン環、シクロヘキ
サン環、ピリミジン環などの六員環基からなり、これら
の六員環基中の少なくとも1つの水素原子は、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、ニトロ基、メチル
基、エチル基、またはメトキシ基で置換されてもよい。
【0013】上記カイラルスメクチックCA 相を有する
液晶組成物と上記構造式(I)で示される化合物との混
合物において、前者の割合が50〜99wt%、後者の割
合が1〜50wt%であることが好ましい。前者の割合が
50wt%未満であれば反強誘電相の挙動温度範囲が極端
に減少する。一方この割合が99wt%より大きいと低電
圧駆動特性が乏しくなる。
【0014】構造式(I)で示される化合物は、次のよ
うにして作ることができる。先ずこの化合物の代表的な
ものである次式(III)で示される化合物を例にとる。
【0015】
【化5】
【0016】ここに、R1 ,R2 ,X及びYは上記化学
式(I)について述べたのと同じ意味である。
【0017】
【化6】
【0018】以下にこの化合物の合成経路を示す。以下
に出て来る化学式においてもR1 ,R2 ,X及びYは上
記と同じ意味である。
【0019】
【化7】
【0020】
【化8】
【0021】まず、化合物(1)に塩化チオニルを作用
させて酸塩化物(2)を得る。次に、化合物(3)にメ
タノールを作用させてメチルエステル(4)にかえた
後、ベンジルクロリドと炭酸カリを作用させて化合物
(5)を得る。次にこの化合物(5)に、塩化チオニル
を作用させて酸塩化物(6)にかえる。次にこの酸化物
(6)に化合物(7)を作用させて、エステル化合物
(8)を得る。得られたエステル(8)をパラジウム炭
素を触媒とし、水素加圧下水添反応により化合物(9)
を得る。最後に、化合物(9)と化合物(2)を反応さ
せて目的化合物(10)を得る。
【0022】上記式(II)の化合物及びその合成経路お
ける化合物において、各ベンゼン環A,B,Cはそれぞ
れ独立して上記フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シア
ノ基、ニトロ基、メチル基、エチル基又はメトキシ基で
置換されていてもよいシクロヘキサン環、ピリジン環、
ピリミジン環などの含六員環に置き替えることができ
る。
【0023】
【実施例】
(実施例1、比較例1)表1に示す化合物No.1から
No.5を用いて表2に示す液晶組成物A(比較例
1)、B(実施例1)を作製した。組成物Aはカイラル
スメクチックCA 相を有する液晶組成物であり、化合物
No.5は構造式(I)で示される化合物の1つであ
る。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】液晶組成物A,Bはそれぞれラビングによ
る配向処理を施した液晶セル(ギャップ:2μm)に注
入し、注入後いったん液晶組成物が等方性液体に変化す
る温度にセルを加熱し、その後2℃/min で室温まで冷
却して反強誘電性液晶素子を得た。この素子に1Hzの三
角波電圧を印加し、直交ニコル下で透過光強度を測定し
たところ、図1に示すようなダブルヒステリシス曲線を
得た。このヒステリシスにおいて電圧増加時に相対透過
率90%となる電圧をしきい値電圧とし、組成物A,B
についてしきい値電圧を求めて測定温度に対してプロッ
トしたところ、図2に示す結果が得られた。組成物Bの
しきい値電圧は組成物Aに比べて低い。SmCA * 相か
ら電界誘起SmC* 相へ相転移させるための30℃にお
ける駆動電圧は組成物Aが23V/μmであるのに対し
て組成物Bは16V/μmと低くなる。
【0027】組成物A,Bの相転移温度を表3に示す。
表3に示されているようにSmCA * 相の上限温度は組
成物AもBも74℃で同じであり、組成物Aに上記構造
式で示される化合物No.5を混合(組成物B)しても
SmCA * 相の上限温度は低下しない。
【0028】
【表3】
【0029】上記組成物Aの成分は全て反強誘電性液晶
化合物から成り立っており、それらのしきい値電圧は高
い値をとっており、このままでは実用性は乏しい。組成
物Aに式(I)で示される化合物を添加して作製した組
成物Bのしきい値電圧は、大幅に低下し、高速応答性を
有する。また、SmCA * 相をとる温度範囲も広い液晶
組成物を作製することができる。
【0030】(実施例2、比較例2)次の表4に示す化
合物No.6からNo.10および上記表1に示す化合
物No.3,5を用いて以下の表5に示す液晶組成物C
(比較例2)、D(実施例2)を作製した。
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】組成物C,Dについてしきい値電圧を求め
て測定温度に対してプロットしたところ、図3に示す結
果が得られた。組成物Dのしきい値電圧は組成物Cに比
べて低い。30℃における駆動電圧は組成物Cが19V
/μmに対し組成物Dは12V/μmと低くなる。
【0034】組成物C,Dの相転移温度を表6に示す。
SmCA * 相の上限温度は組成物Cに比べて組成物Dの
方が高くなり、SmCA * 相をとる温度範囲が広い液晶
組成物を作製することができる。
【0035】
【表6】
【0036】(実施例3、比較例1)前記表2に示す組
成物Aと前記表4に示す化合物No.11を用いて表7
に示す液晶組成物E(実施例3)を作製した。組成物
A,Eについてしきい値電圧を求めて測定温度に対して
プロットしたところ、図4に示す結果が得られた。組成
物Eのしきい値電圧は組成物Aに比べて低い。30℃に
おける駆動電圧は組成物Aが23V/μmに対し組成物
Eは17V/μmと低くなる。組成物Eの相転移温度を
表8に示す。一般に、SmCA * 相を有しない化合物と
SmCA * 相を有する液晶組成物を混合するとSmCA
* 相をとる上限温度は低下するが、化合物No.11は
SmCA * 相を有しないのに係わらず、組成物EのSm
A * 相の上限温度は組成物Aに比べて同等となった。
【0037】(実施例4、比較例1)前記表2に示す組
成物Aと前記表4に示す化合物No.12を用いて表7
に示す液晶組成物F(実施例4)を作製した。組成物
A,Fについて同様にしきい値電圧を求めて測定温度に
対してプロットしたところ、図5に示す結果が得られ
た。組成物Fのしきい値電圧は組成物Aに比べて低い。
30℃における駆動電圧は組成物Aは23V/μmに対
し組成物Fは12V/μmと低くなる。組成物Fの相転
移温度を表8に示す。組成物FのSmCA * 相の上限温
度は組成物Aに比べて高くなった。
【0038】(実施例5、比較例1)前記表2に示す組
成物Aと前記表4に示す化合物No.13を用いて表7
に示す液晶組成物G(実施例5)を作製した。組成物
A,Gについて同様にしきい値電圧を求めて測定温度に
対してプロットしたところ、図6に示す結果が得られ
た。組成物Gのしきい値電圧は組成物Aに比べて低い。
30℃における駆動電圧は組成物Aは23V/μmに対
し組成物Gは14V/μmと低くなる。組成物Gの相転
移温度を表8に示す。一般に、SmCA * 相を有しない
化合物とSmCA * 相を有する液晶組成物を混合すると
SmCA * 相をとる上限温度は顕著に低下するが、化合
物No.13はSmCA * 相を有しないのに係わらず、
組成物GのSmCA * 相の上限温度は組成物Aに比べて
5℃しか低下しなかった。
【0039】
【表7】
【0040】
【表8】
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、しきい値
電圧が低く、低電圧駆動が可能で、液晶温度範囲が広い
反強誘電性液晶組成物及び液晶素子を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた液晶組成物を用いて作った
液晶素子に1Hzの三角波を印加し、直交ニコル下で透過
光強度を測定したときに得られたダブルヒステリシス曲
線のグラフ。
【図2】実施例1及び比較例1の液晶組成物の温度−し
きい値特性曲線を表すグラフ。
【図3】実施例2及び比較例2の液晶組成物の温度−し
きい値特性曲線を表すグラフ。
【図4】実施例3及び比較例1の液晶組成物の温度−し
きい値特性曲線を表すグラフ。
【図5】実施例4及び比較例1の液晶組成物の温度−し
きい値特性曲線を表すグラフ。
【図6】実施例5及び比較例1の液晶組成物の温度−し
きい値特性曲線を表すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C09K 19/46 9279−4H G02F 1/13 500 (72)発明者 瀧川 賢司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カイラルスメクチックCA 相を有する液
    晶組成物と、下記構造式(I)で示される化合物との混
    合物で組成された反強誘電性液晶組成物。 【化1】 ただし、上記式中、Xは−CH3 ,−CF3 または−C
    25 であり、R1 ,R2 はそれぞれ炭素数3〜14,
    3〜10である直鎖、または分岐状のアルキル基であ
    り、Yは、単結合、−O−,−CO−,−COO−また
    は−OCO−の基を表し、Zは−COO−,−C≡C−
    または−CH2 CH2 −の基を表わし、A 1 ,A2 およ
    びA3 はそれぞれ独立して、ベンゼン環、シクロヘキサ
    ン環、ピリジン環、ピリミジン環などの六員環基からな
    り、これらの六員環基中の少なくとも1つの水素原子
    は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、ニト
    ロ基、メチル基、エチル基、又はメトキシ基で置換され
    てもよい。
  2. 【請求項2】 前記カイラルスメクチックCA 相を有す
    る液晶組成物が、下記構造式(II)で示される化合物を
    少なくとも1種含む請求項1の反強誘電性組成物。 【化2】 ただし、上記式中、X’は−CH3 ,−CF3 または−
    25 であり、R3,R4 はそれぞれ炭素数3〜1
    4、3〜10である直鎖、または分岐状のアルキル基で
    あり、Y’は、単結合、−O−,−CO−,−COO−
    または−OCO−の基を表し、A4 ,A5 およびA6
    それぞれ独立して、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ピ
    リミジン環などの六員環基からなり、これらの六員環基
    中の少なくとも1つの水素原子は、フッ素原子、塩素原
    子、臭素原子、シアノ基、ニトロ基、メチル基、エチル
    基、またはメトキシ基で置換されてもよい。
  3. 【請求項3】 前記カイラルスメクチックCA 相を有す
    る液晶組成物の割合が50〜99重量%であり、前記構
    造式(I)で示される化合物の割合が1〜50重量%で
    ある請求項1又は2の反強誘電性液晶組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの反強誘電性液
    晶組成物を用いた液晶表示素子。
JP7040613A 1994-03-16 1995-02-28 反強誘電性液晶組成物 Pending JPH07305062A (ja)

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JP7040613A JPH07305062A (ja) 1994-03-16 1995-02-28 反強誘電性液晶組成物

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JP4590294 1994-03-16
JP6-45902 1994-03-16
JP7040613A JPH07305062A (ja) 1994-03-16 1995-02-28 反強誘電性液晶組成物

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