JPH0987624A

JPH0987624A - 液晶素子及び液晶装置

Info

Publication number: JPH0987624A
Application number: JP7264625A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shinjo; 健司新庄; Nobutsugu Yamada; 修嗣山田; Masahiro Terada; 匡宏寺田; Koichi Sato; 公一佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】カイラルスメクティック液晶を用いてなる液
晶素子において、ブックシェルフあるいはそれに近い層
傾き角の小さな構造を発現し、高速、高コントラスト、
大面積、高精細、高輝度、高信頼性、しかも高耐久性の
液晶素子を実現する。【解決手段】少なくとも一方の基板にポリイミドから
なる配向制御層を設け、カイラルスメクティック液晶と
して、フルオロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連
鎖中エーテル酸素を含むフッ素含有化合物を含有し、導
電性ドーパントを添加した液晶組成物を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフラットパネルディ
スプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター
等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子及び
それを使用した液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から最も広範に用いられてきている
ディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。ＣＲＴ
は、テレビやＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコン
のモニターとして広く用いられている。しかしながら、
ＣＲＴはその特性上、静止画像に対してはフリッカや解
像度不足による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き
つきによる蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近
ではＣＲＴが発生する電磁波が人体に悪影響を与えるこ
とが分かり、ＶＤＴ作業者の健康を害する恐れがある。
そして、構造上、画面後方に広く体積を有するため、オ
フィス、家庭の省スペース化を阻害し、ひいては、高度
情報社会におけるディスプレイとしての責任を果たし得
ない可能性がある。

【０００３】このようなＣＲＴの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。例えばエム・シャット（Ｍ．
Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅ
ｌｆｒｉｃｈ）著”アプライド・フィジックス・レター
ズ”（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ
ｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）
第１２７頁〜１２８頁において示されたツイステッド・
ネマティック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）液晶
を用いたものが知られている。ひとつにはコスト面で優
位性を持つ単純マトリクスタイプの液晶素子がある。こ
の液晶素子は画素密度を高くしたマトリクス電極構造を
用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する問題点
があるため、画素数が制限されていた。また、応答速度
が数十ミリ秒以上と遅いため、ディスプレイとしての用
途も制限されていた。近年このような単純マトリクスタ
イプのものに対して、ＴＦＴといわれる液晶素子の開発
が行われている。このタイプは一つ一つの画素にトラン
ジスタを作成するため、クロストークや応答速度の問題
は解決される反面、大面積になればなるほど、不良画素
なく液晶素子を作成することが工業的に非常に困難であ
り、また可能であっても多大なコストが発生する。

【０００４】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、双安定性からなる液晶素子の使用がク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている。（特開昭５６−１０７
２１６、米国特許第４３６７９２４号明細書）この双安
定性からなる液晶としては、一般にカイラルスメクティ
ックＣ相またはカイラルスメクティックＨ相からなる強
誘電性液晶が用いられている。この強誘電性液晶は、自
発分極により反転スイッチングを行うため、非常に早い
応答速度からなる上にメモリー性のある双安定状態を発
現させることができる。さらに視野角特性も優れている
ことから、高速、高精細、大面積の表示素子あるいはラ
イトバルブとして適していると考えられる。また、最近
では、チャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有
するカイラルスメクティック反強誘電液晶素子も提案さ
れている（ジャパニーズジャーナルオブアプライ
ドフィジックス（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）２７巻、１９８
８年Ｌ７２９頁）。

【０００５】このようなカイラルスメクティック液晶素
子においては、例えば「強誘電液晶の構造と物性」（コ
ロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載さ
れているように、ジグザグ状の配向欠陥が発生してコン
トラストを著しく低下させるという問題があった。この
欠陥は、上下基板間に担持されたカイラルスメクティッ
ク液晶の層状構造が２種類のシェブロン状の構造を形成
していることに起因している。最近、低コントラストの
原因であるシェブロン構造を解消し、ブックシェルフと
いわれる層状構造（以下該構造をブックシェルフと記
す）あるいはそれに近い構造を現出させ、高コントラス
トを実現しようという動きがある（例えば「次世代液晶
ディスプレイと液晶材料」（株）シーエムシー、福田敦
夫編、１９９２年）。ひとつには、ナフタレン系液晶材
料を用いる方法があるが、この場合、ティルト角が１０
度程度であり、理想的な最大の透過率を得られる２２．
５度とくらべ非常に小さく、低透過率という問題があ
り、さらにはブックシェルフ構造が温度にたいして可逆
的に現出しないという問題もある。今一つの代表的な例
としてはシェブロン構造を取っている液晶素子に外部か
ら高電場を加えてブックシェルフ構造を誘起する方法が
あるが、この方法も温度等の外部刺激に対しての不安定
性が問題となっている。これらのブックシェルフタイプ
のものに関してはいまだ発見されたばかりであり、実用
に供するためにはこの他にさまざまな問題が存在する。

【０００６】更にブックシェルフあるいはそれに近い構
造をもつ液晶としてパーフルオロエーテル側鎖をもつ液
晶性化合物（米国特許５，２６２，０８２、国際出願特
許ＷＯ９３／２２３９６、１９９３年第４回強誘電液晶
国際会議Ｐ−４６、ＭａｒｃＤ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅ
ら）が開示されている。この液晶は、電場等の外部場を
用いずともブックシェルフあるいはそれに近い層傾き角
の小さな構造を現出することができ、高速、高精細、大
面積の液晶素子、表示装置に適している。しかしなが
ら、液晶素子のスピード、配向、コントラスト、駆動安
定性等の面でさらなる改良が求められている。しかも諸
特性それぞれの改善はもちろんのこと、より高性能化へ
向けて、複数特性の改良方法、発明が求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術を鑑みてなされたものである。実際、従来の液
晶組成物を用いた液晶素子においては、自発分極（Ｐ
ｓ）が大きな液晶組成物を高速でスイッチングさせ続け
た場合、液晶のスメクティック層構造が変化したり、さ
らには層構造が破壊してしまう場合があった。これはデ
ィスプレイとして見た場合、場所によってスイッチング
条件が変わって、表示ムラが現れたり表示変化が不能な
部分が現れるなど、ディスプレイとしての表示品位が低
下するのみではなく、ディスプレイ機能が破壊されてし
まう場合もある。そこで本発明はブックシェルフあるい
はそれに近い層傾き角の小さい液晶構造を有する、高
速、高コントラスト、大面積、高精細、高輝度、高信頼
性、しかも高耐久性のカイラルスメクティック液晶素子
を実現し、該液晶素子を用いて高輝度、高コントラスト
の液晶装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、上下基板に少なくとも電極と配向制御層
を有し、少なくとも一方の配向制御層にポリイミドを用
いてなる液晶素子において、上下基板に異なる配向処理
を施しており、且つ液晶として、フルオロカーボン末端
部分及び炭化水素末端部分を含み、該両末端部分が中心
核によって結合されているフッ素含有液晶化合物の少な
くとも一種以上と、少なくとも一種以上の液晶層の抵抗
を安定に下げる物質（導電性ドーパント）を含むカイラ
ルスメクティック液晶組成物を用いた液晶素子が、非常
に高速の応答性を実現し、且つブックシェルフあるいは
それに近い層傾き角の小さな構造を発現し、高速、高コ
ントラスト、高輝度なカイラルスメクティック液晶素子
の実現を可能とし、前記の層構造破壊現象がない、ある
いは非常に低減された駆動特性を有することを見出し
た。

【０００９】即ち本発明は、上下基板に少なくとも電極
と配向制御層を有し、少なくとも一方の配向制御層にポ
リイミドを用いてなる液晶素子において、上下基板に異
なる配向処理を施しており、且つ液晶が、フルオロカー
ボン末端部分及び炭化水素末端部分を含み、該両末端部
分が中心核によって結合されており、スメクティック中
間相または潜在的スメクティック中間相を持つフッ素含
有液晶化合物群を７０重量％以上含有する液晶組成物で
あり、該フッ素含有液晶化合物のうち、フルオロカーボ
ン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エーテル酸素を含
む化合物を前記液晶組成物の総量中３０重量％以上含有
し、少なくとも一種以上の液晶層の抵抗を安定に下げる
物質を含有するカイラルスメクティック液晶組成物であ
ることを特徴とする液晶素子であり、さらには該液晶素
子を用いた液晶装置である。

【００１０】ここで言う潜在的スメクティック中間相を
持つ化合物とは、それ自身でスメクティック中間相を示
していなくとも、スメクティック中間相を持つ化合物ま
たは他の潜在的スメクティック中間相を持つ化合物との
混合物において、適当な条件下スメクティック中間相を
発現する化合物を言う。また、本発明において連鎖中エ
ーテル酸素とは、パーフルオロエーテル鎖中の主鎖を形
成する酸素を言う。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において用いる液晶組成物
は、前記フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部
分を含み、該両末端部分が中心核によって結合されてお
り、スメクティック中間相または潜在的スメクティック
中間相を持つフッ素含有液晶化合物群を主成分として含
有する。本発明において、ブックシェルフ構造あるいは
それに近い層傾き角の小さな構造を現出させるために
は、該化合物群を７０重量％以上含有する。

【００１２】本発明において液晶組成物中に用いられ
る、前記フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部
分を含み、該両末端部分が中心核によって結合されてお
り、スメクティック中間相または潜在的スメクティック
中間相を持ち、且つ該フルオロカーボン末端鎖中に少な
くとも一つの連鎖中エーテル酸素を含むフッ素含有液晶
化合物（パーフルオロエーテル液晶性化合物）は、米国
特許５，２６２，０８２、国際出願特許ＷＯ９３／２２
３９６、１９９３年第４回強誘電液晶国際会議Ｐ−４６
（ＭａｒｃＤ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅら）に記載されて
おり、ブックシェルフあるいはそれに近い層傾き角の小
さな構造を現出するためにパーフルオロエーテル液晶性
化合物は、好ましくは３０重量％以上、さらに好ましく
は５０重量％以上含有される。

【００１３】本発明においては、好ましくは、前記フル
オロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を含み、該
両末端部分が中心核によって結合されており、スメクテ
ィック中間相または潜在的スメクティック中間相を持つ
フッ素含有液晶化合物が、−ＵＣ_wＦ_2w+1または−Ｖ
（Ｃ_xＦ_2xＯ）_zＣ_yＦ_2y+1で表わされるところのフルオ
ロカーボン末端鎖を有し、且つ前記フルオロカーボン末
端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エーテル酸素を含むフ
ッ素含有液晶化合物が、−Ｖ’（Ｃ_x'Ｆ_2x'Ｏ）_z'Ｃ_y'
Ｆ_2y'+1で表される連鎖中エーテル酸素を含むフルオロ
カーボン末端鎖を有する〔ここでｘ及びｘ’はそれぞれ
の（Ｃ_xＦ_2xＯ）及び（Ｃ_x'Ｆ_2x'Ｏ）に独立に１から１
０までの整数で、ｙ及びｙ’は１から１０までの整数
で、ｚ及びｚ’は１から１０までの整数であり、ｗは１
から２０までの整数である。Ｕは、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ
₂）_r−、−Ｏ−（ＣＨ₂）_r−、−（ＣＨ₂）_r−、−ＯＳ
Ｏ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂（ＣＨ₂）_r−、−Ｏ（Ｃ
Ｈ₂）_r−Ｏ（ＣＨ₂）_r'−、−（ＣＨ₂）_r−Ｎ（Ｃ_pＨ
_2p+1）−ＳＯ₂−、−（ＣＨ₂）_r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−Ｃ
Ｏ−（ここでｒ及びｒ’は独立に１から２０までの整数
であり、ｐは０から４までの整数である。）、Ｖ及び
Ｖ’は単結合、−ＣＯＯ−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｏ−Ｃ_rＨ
_2r−、−Ｏ−（Ｃ_sＨ_2sＯ）_t−Ｃ_uＨ_2u−、−ＯＳＯ
₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｃ_rＨ_2r−、
−Ｃ_rＨ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯ₂−、−Ｃ_rＨ_2r−Ｎ
（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ここでｒとｕはそれぞれ独立
に１から２０までの整数であり、ｓはそれぞれの（Ｃ_s
Ｈ_2sＯ）に独立に１から１０までの整数であり、ｔは１
から６までの整数であり、ｐは０から４までの整数であ
る）〕。

【００１４】さらに好ましくは、前記フルオロカーボン
末端部分及び炭化水素末端部分を含み、該両末端部分が
中心核によって結合されており、スメクティック中間相
または潜在的スメクティック中間相を持つフッ素含有液
晶化合物が下記一般式Ｉ−１またはＩ−２で表される化
合物であり、前記フルオロカーボン末端鎖中に少なくと
も一つの連鎖中エーテル酸素を含むフッ素含有液晶化合
物が、下記一般式Ｉ−２で表される化合物である。

【００１５】［一般式Ｉ−１］

【００１６】

【化４】を表し、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３
の整数を表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２であ
る。

【００１７】Ｍ₁，Ｎ₁はそれぞれ独立に、−ＣＯＯ−，
−ＣＯＳ−，−ＣＯＳｅ−，−ＣＯＴｅ−，−（ＣＨ₂
ＣＨ₂）_d−（ｄは１から４の整数を表す）、−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−，−ＣＨ＝Ｎ−，−ＣＨ₂−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ
−，単結合を表し、その向きはいずれでもよい。

【００１８】Ｘ，Ｙ，ＺはＢ₁，Ｄ₁，Ｅ₁における置換
基であり、それぞれ独立に−Ｈ，−Ｃｌ，−Ｆ，−Ｂ
ｒ，−Ｉ，−ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−ＣＮ，−ＮＯ₂を表
す。ｌ，ｍ，ｎはそれぞれ独立に０〜４の整数を表す。

【００１９】Ｇ₁は−ＣＯＯ−Ｃ_eＨ_2e−，−Ｏ−Ｃ_eＨ
_2e−，−Ｃ_eＨ_2e−，−ＯＳＯＯ−，−ＯＯＳＯ−，−
ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_eＨ_2e−，−ＯＣ_eＨ_2e−ＯＣ_e'Ｈ
_2e'−，−Ｃ_eＨ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ−，−Ｃ_e
Ｈ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｅ，ｅ’はそれぞれ
独立に１から２０までの整数を表し、ｐは１から４まで
の整数を表す。）を表す。

【００２０】Ａ₁は−Ｏ−Ｃ_fＨ_2f−Ｏ−Ｃ_gＨ_2g+1，−
Ｃ_fＨ_2f−Ｏ−Ｃ_gＨ_2g+1，−Ｃ_fＨ_2f−Ｒ’，−Ｏ−Ｃ_f
Ｈ_2f−Ｒ’，−ＣＯＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｒ’，−ＯＣＯ−Ｃ_f
Ｈ_2f−Ｒ’（Ｒ’は−Ｃｌ，−Ｆ，−ＣＦ₃，−ＮＯ₂，
−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ_f'Ｈ_2f'+1，−ＯＣＯ−Ｃ
_f'Ｈ_2f'+1を表し、ｆ，ｆ’，ｇはそれぞれ独立に１か
ら２０の整数を表す。）を表し、Ａ₁は直鎖でも分岐鎖
でも良い。

【００２１】Ｒは−Ｃ_xＦ_2x+1であり、ｘは１から２０
までの整数を表す。）

【００２２】［一般式Ｉ−２］

【００２３】

【化５】を表し、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３
の整数を表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２であ
る。

【００２４】Ｍ，Ｎはそれぞれ独立に、−ＣＯＯ−，−
ＣＯＳ−，−ＣＯＳｅ−，−ＣＯＴｅ−，−（ＣＨ₂Ｃ
Ｈ₂）_d−（ｄは１から４の整数を表す）、−Ｃ≡Ｃ−，
−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＨ＝Ｎ−，−ＣＨ₂−Ｏ−，−Ｃ
Ｏ−，−Ｏ−，単結合を表し、その向きはいずれでもよ
い。

【００２５】それぞれのＸ，Ｙ，Ｚは独立に−Ｈ，−Ｃ
ｌ，−Ｆ，−Ｂｒ，−Ｉ，−ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−Ｃ
Ｈ₃，−ＣＦ₃，−ＯＣＦ₃，−ＣＮ，−ＮＯ₂を表す。そ
れぞれのｌ，ｍ，ｎは独立に０〜４の整数を表す。

【００２６】Ｇは−ＣＯＯ−Ｃ_eＨ_2e−，−Ｏ−Ｃ_eＨ_2e
−，−Ｏ（Ｃ_e"Ｈ_2e"Ｏ）_t−Ｃ_e'Ｈ_2e'−，−Ｃ_eＨ
_2e−，−ＯＳＯＯ−，−ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_eＨ
_2e−，−Ｃ_eＨ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ−，−Ｃ_e
Ｈ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｅ，ｅ’はそれぞれ
独立に１から２０までの整数を表し、ｐは０から４まで
の整数を表す。ｅ”はそれぞれの（Ｃ_e"Ｈ_2e"Ｏ）に独
立に１から１０の整数を表わし、ｔは１から６の整数を
表わす。）を表す。

【００２７】Ａは−Ｏ−（Ｃ_fＨ_2f−Ｏ）_u−Ｃ
_hＨ_2h+1，−（Ｃ_fＨ_2f−Ｏ）_u−Ｃ_hＨ_2h+1，−Ｃ_fＨ_2f
−Ｗ，−Ｏ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ，−ＣＯＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ，−
ＯＣＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ（Ｗは−Ｃｌ，−Ｆ，−ＣＦ₃，−
ＮＯ₂，−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ_hＨ_2h+1，−ＯＣＯ
−Ｃ_hＨ_2h+1を表し、ｆ，ｈはそれぞれ独立に１から２
０の整数を表す。ｕは１から１０の整数である。）を表
し、Ａは直鎖でも分岐鎖でも良い。

【００２８】Ｒは−（Ｃ_x'Ｆ_2x'Ｏ）_z'Ｃ_y'Ｆ_2y'+1であ
り、ｘ’はそれぞれの（Ｃ_x'Ｆ_2x'Ｏ）に独立に１から
１０までの整数であり、ｙ’は１から１０までの整数で
あり、ｚ’は１から１０までの整数である。）

【００２９】さらにパーフルオロエーテル液晶性化合物
の具体的構造例として以下に挙げる構造の化合物が挙げ
られる。

【００３０】

【化６】

【００３１】

【化７】

【００３２】

【化８】

【００３３】

【化９】

【００３４】

【化１０】

【００３５】

【化１１】

【００３６】本発明において用いられる液晶組成物に添
加される、液晶層の抵抗を安定に下げる物質（導電性ド
ーパント）としては、例えば下記一般式（１）〜（４）
のいずれかで表わされる化合物が用いられる。

【００３７】

【化１２】

【００３８】（ただし、ＲはＨもしくは炭素数１〜１８
の置換基を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のア
ルキル基を示す。Ｘは−Ｏ−もしくは−ＣＯＯ−、−Ｏ
ＣＯ−を示す。）

【００３９】

【化１３】

【００４０】

【化１４】

【００４１】前記一般式（１）において、Ｒは好ましく
は下記ｉ）、ｉｉ）から選ばれる。

【００４２】ｉ）炭素数１〜１８のｎ−アルキル基、よ
り好ましくは炭素数４〜１４のｎ−アルキル基

【００４３】

【化１５】

【００４４】（ただしｐは０〜７の整数であり、ｋは１
〜９の整数である。また、ｋが２以上の時は光学活性で
あっても良い。）

【００４５】また、Ｘは好ましくは−Ｏ−を示す。

【００４６】前記一般式（１）で示される化合物の具体
的な構造式を以下に示す。

【００４７】

【化１６】

【００４８】

【化１７】

【００４９】

【化１８】

【００５０】

【化１９】

【００５１】

【化２０】

【００５２】前記一般式（１）で示される化合物は一般
的に以下に示す経路により合成することができる。

【００５３】

【化２１】

【００５４】合成例１２，３−ジシアノ−４−ヘキシルオキシフェノールの合
成２，３−ジシアノハイドロキノン２７ｇ（１６８．８ｍ
ｍｏｌ）、８５％水酸化カリウム２２．２ｇ（３３７ｍ
ｍｏｌ）をメタノール６５ｍｌ、ジメチルホルムアミド
３０２ｍｏｌに溶かし、５０℃まで昇温した。ヘキシル
ブロマイド３３．４ｇ（２０２．４ｍｍｏｌ）を２５分
かけて滴下した後、１００℃まで昇温し、３時間撹拌し
た。冷水に注入し、エーテル洗浄した後、水層に６Ｎ塩
酸を加えｐＨ＝１とした。析出した結晶をエーテルで抽
出し、エーテル層を５％炭酸水素ナトリウム水溶液、水
で洗浄した。溶媒留去後、粗結晶を活性炭処理し、メタ
ノールから再結晶して、２，３−ジシアノ−４−ヘキシ
ルオキシフェノール１３．１ｇを得た。

【００５５】前記一般式（２）で示される化合物におい
て、Ｒ₁は好ましくは炭素数１〜１８のｎ−アルキル
基、より好ましくは炭素数３〜１４のｎ−アルキル基で
ある。

【００５６】前記一般式（２）で示される化合物の具体
的な構造式の例を以下に示す。

【００５７】

【化２２】

【００５８】

【化２３】

【００５９】

【化２４】

【００６０】前記一般式（２）で示される化合物の代表
的な合成例を以下に示す。

【００６１】合成例２（化合物Ｎｏ．２−２０の合成）（１）水素化リチウムアルミニウム１．７５ｇ、乾燥エ
ーテル４０ｍｌの分散溶液中に、エーテル１２ｍｌに溶
かした４−ｎ−ペンチルシクロヘキサンカルボン酸クロ
ライド１０ｇを液温５℃以下で滴下した。室温で一晩撹
拌した後、５％塩酸水溶液を加えｐＨ１程度とし、エー
テルにて抽出した。有機層を水、５％水酸化ナトリウム
水溶液、水で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで
乾燥した。濾過後、溶媒を留去して４−ｎ−ペンチルシ
クロヘキシルメタノール８．２ｇを得た。

【００６２】（２）４−ｎ−ペンチルシクロヘキシルメ
タノール８．０ｇをピリジン８ｍｌ、トルエン８ｍｌに
溶かした。これにメタンスルホン酸クロライド６．０ｇ
を液温１０℃以下で滴下した。室温で一晩撹拌した後冷
水に注入し、トルエンにて抽出した。５％塩酸水溶液、
水で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し
た。濾過後、溶媒を留去してメタンスルホン酸４−ｎ−
ペンチルシクロヘキシルメチル１１．３ｇを得た。

【００６３】（３）メタノール１５ｍｌ、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド６０ｍｌに２，３−ジシアノハイドロ
キノン５．６ｇ、８５％水酸化カリウム４．６ｇを加え
５０℃まで加温し、溶解させた。これにメタンスルホン
酸４−ｎ−ペンチルシクロヘキシルメチル１１．０ｇを
添加し、１００℃で３時間撹拌した。これを冷水に注入
し、エーテルにて洗浄した後、水層に６Ｎ塩酸水溶液を
加え、ｐＨ１程度とした。エーテルにて抽出した後、有
機層を５％炭酸水素ナトリウム水溶液、水で順次洗浄し
た。無水硫酸マグネシウムにて乾燥後、濾過、溶媒留去
して粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマト
グラフィー（展開液トルエン／酢酸エチル）、活性炭処
理した後、メタノールから再結晶して、４−ｎ−ペンチ
ルシクロヘキシルメチル２，３−ジシアノ−４−ヒドロ
キシフェニルエーテル３．６ｇを得た。

【００６４】前記一般式（２）で示される化合物は一般
的に以下に示すような合成経路で得ることができる。

【００６５】

【化２５】

【００６６】前記一般式（３）式において、Ｒ₂はＨも
しくは下記ｉ）、ｉｉ）から選ばれる。

【００６７】ｉ）炭素数１〜１８のｎ−アルキル基、よ
り好ましくは炭素数４〜１４のｎ−アルキル基

【００６８】

【化２６】

【００６９】（ただしｐは０〜７の整数であり、ｋは１
〜９の整数である。また、ｋが２以上の時は光学活性で
あっても良い。）

【００７０】Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄は、好ましくはそれぞ
れ下記ｉｉｉ）〜ｘｉ）に示される組み合わせで選ばれ
る。

【００７１】ｉｉｉ）Ｙ₁＝Ｙ₃＝Ｙ₄＝Ｈ、Ｙ₂＝Ｆｉｖ）Ｙ₁＝Ｆ，Ｙ₂＝Ｙ₃＝Ｙ₄＝Ｈｖ）Ｙ₁＝Ｙ₃＝Ｈ、Ｙ₂＝Ｙ₄＝Ｆｖｉ）Ｙ₁＝Ｙ₃＝Ｆ、Ｙ₂＝Ｙ₄＝Ｈｖｉｉ）Ｙ₁＝Ｙ₄＝Ｆ、Ｙ₂＝Ｙ₃＝Ｈｖｉｉｉ）Ｙ₁＝Ｙ₂＝Ｆ，Ｙ₃＝Ｙ₄＝Ｈｉｘ）Ｙ₁＝Ｙ₂＝Ｙ₃＝Ｙ₄＝Ｆｘ）Ｙ₁＝Ｙ₃＝Ｈ、Ｙ₂＝Ｙ₄＝ＣＦ₃ ｘｉ）Ｙ₁＝Ｙ₃＝ＣＦ₃、Ｙ₂＝Ｙ₄＝Ｈ

【００７２】前記一般式（３）で示される化合物の具体
的な構造式を以下に示す。

【００７３】

【化２７】

【００７４】

【化２８】

【００７５】

【化２９】

【００７６】

【化３０】

【００７７】

【化３１】

【００７８】

【化３２】

【００７９】

【化３３】

【００８０】

【化３４】

【００８１】

【化３５】

【００８２】前記一般式（３）式で示される化合物は一
般的に以下に示す経路により合成することができる。

【００８３】

【化３６】

【００８４】また、前記一般式（４）の化合物におい
て、Ｒ₃は好ましくは下記ｉ）、ｉｉ）から選ばれる。

【００８５】ｉ）炭素数１〜１８のｎ−アルキル基、よ
り好ましくは炭素数４〜１４のｎ−アルキル基

【００８６】

【化３７】

【００８７】（ただしｐは０〜７の整数であり、ｋは１
〜９の整数である。また、ｋが２以上の時は光学活性で
あっても良い。）

【００８８】

【化３８】

【００８９】前記一般式（４）で示される化合物の具体
的な構造式を下記に示す。

【００９０】

【化３９】

【００９１】

【化４０】

【００９２】

【化４１】

【００９３】

【化４２】

【００９４】

【化４３】

【００９５】

【化４４】

【００９６】

【化４５】

【００９７】

【化４６】

【００９８】前記一般式（４）の化合物は、一般的に以
下に示す経路により合成することができる。

【００９９】

【化４７】

【０１００】

【化４８】

【０１０１】前記一般式（４）で示される化合物の代表
的な合成例を以下に示す。

【０１０２】合成例３４−ヘキシルオキシ−２，５−ジシアノフェノールの合
成（１）２，５−ジブロモ−１，４−ジメトキシベンゼン
の合成２リットルの反応容器にハイドロキノンジメチルエーテ
ル２００ｇ（１．４５ｍｏｌ）、氷酢酸１リットルを仕
込み、１０℃以下にて臭素４６３ｇ（２．９０ｍｏｌ）
の氷酢酸３００ｍｌ溶液を滴下した。（３時間にて滴
下）その後、室温にて２０時間撹拌した。析出した結晶
をろ過、水洗、メタノール洗浄し、乾燥して３２３ｇの
目的物を得た。（収率７５．３％）

【０１０３】（２）２，５−ジシアノ−１，４−ジメト
キシベンゼンの合成３リットルの反応器に２，５−ジブロモ−１，４−ジメ
トキシベンゼン３００ｇ（１．０１ｍｏｌ）、シアン化
第一銅２１５ｇ（２．４０ｍｏｌ）、ＤＭＦ１．５リッ
トルを仕込み、８時間加熱還流した。冷却後、反応混合
物を酸化鉄（ＩＩＩ）六水和物５００ｇの１．６Ｎ塩酸
溶液中に注入した。析出した結晶をろ過し、２０％アン
モニア水にて洗浄した。続いて水洗、メタノール洗浄
し、乾燥して１４２ｇの目的物を得た。（収率７４．８
％）

【０１０４】（３）２，５−ジシアノハイドロキノン５リットルの反応容器に２，５−ジシアノ−１，４−ジ
メトキシベンゼン１００ｇ（５．３２×１０^-1ｍｏ
ｌ）、無水三臭化アルミニウム３１２．５ｇ（１．１７
ｍｏｌ）、乾燥ベンゼン２．５リットルを仕込み、７時
間加熱還流した。冷却後、反応混合物を砕いた氷３ｋｇ
と濃塩酸５００ｍｌの混合物の中に注入した。析出した
結晶をろ過した後、結晶を２Ｎ苛性ソーダ水溶液に溶か
し不溶分をろ過した。ろ液を２Ｎ塩酸にて酸性にし、析
出した結晶をろ過、水洗、乾燥して３５．５ｇの目的物
を得た。（収率４１．７％）

【０１０５】（４）４−ヘキシルオキシ−２，５−ジシ
アノフェノールの合成３００ｍｌの反応容器に２，５−ジシアノハイドロキノ
ン３５．０ｇ（２．１９×１０^-1ｍｏｌ）、ｎ−ヘキシ
ルブロマイド２３．８ｇ（１．４４×１０^-1ｍｏｌ）、
炭酸カリウム２０．０ｇ（１．４５×１０^-1ｍｏｌ）、
ＤＭＦ１８０ｍｌを仕込み、１２０℃にて３時間撹拌さ
せた。冷却後、反応混合物を４Ｎ塩酸５００ｍｌにて注
入し酢酸エチルにて抽出した。有機層を水洗、乾燥（硫
酸マグネシウム）した後、溶媒留去した。残渣をｎ−ヘ
キサン／酢酸エチル＝２／１にてシリカゲルカラム精製
し１７．６ｇの一次精製品を得た。これをエタノールに
溶かして活性炭処理した後、エタノールにて再結晶し二
次精製品８．２ｇを得た。（収率２２．９％）

【０１０６】また上記化合物の他に、テトラブチルアン
モニウムブロマイド、トリエチルアンモニウムブロマイ
ド、テトラベンジルアンモニウムブロマイド、テトラプ
ロピルアンモニウムブロマイド、トリ（２−ヒドロキシ
エチル）アンモニウムブロマイド、その他のイオン性物
質が用いられる。

【０１０７】また、本発明に特徴的に用いられる、上記
導電性ドーパントのカイラルスメクティック液晶組成物
中に含有される割合は特性における効果を鑑みて０．０
１〜５重量％である。

【０１０８】本発明においてカイラルスメクティック液
晶組成物は、パーフルオロエーテル液晶性化合物との相
溶性が良好であるという観点でパーフルオロアルキル液
晶性化合物を含有することができる。さらにその他の構
成成分として、パーフルオロカーボン鎖を持たない、い
わゆるハイドロカーボンタイプの液晶性化合物を含有す
ることが可能である。そして本発明のカイラルスメクテ
ィック液晶組成物にはカイラル化合物が含まれる。

【０１０９】以上に記述したパーフルオロアルキル液晶
性化合物の具体例として特開平２−１４２７５３号公報
に記載のものが挙げられ以下の構造のものが挙げられ
る。

【０１１０】

【化４９】

【０１１１】

【化５０】

【０１１２】

【化５１】

【０１１３】

【化５２】

【０１１４】

【化５３】

【０１１５】

【化５４】

【０１１６】

【化５５】

【０１１７】

【化５６】

【０１１８】

【化５７】

【０１１９】

【化５８】

【０１２０】

【化５９】

【０１２１】さらにその他の構成成分としてのパーフル
オロカーボン鎖を持たない、いわゆるハイドロカーボン
タイプの液晶性化合物の具体例として、以下の構造のも
のが挙げられる。

【０１２２】

【化６０】

【０１２３】

【化６１】

【０１２４】

【化６２】

【０１２５】

【化６３】

【０１２６】

【化６４】

【０１２７】

【化６５】

【０１２８】

【化６６】

【０１２９】

【化６７】

【０１３０】

【化６８】

【０１３１】

【化６９】

【０１３２】

【化７０】

【０１３３】

【化７１】

【０１３４】

【化７２】

【０１３５】

【化７３】

【０１３６】

【化７４】

【０１３７】

【化７５】

【０１３８】

【化７６】

【０１３９】さらにカイラル化合物の具体例としては以
下の構造のものが挙げられるが本発明はこれらに限定さ
れるものではない。

【０１４０】

【表１】

【０１４１】

【表２】

【０１４２】

【表３】

【０１４３】

【表４】

【０１４４】

【表５】

【０１４５】

【化７７】

【０１４６】

【化７８】

【０１４７】

【表６】

【０１４８】

【表７】

【０１４９】

【表８】

【０１５０】

【表９】

【０１５１】

【表１０】

【０１５２】

【化７９】

【０１５３】

【化８０】

【０１５４】

【化８１】

【０１５５】

【化８２】

【０１５６】

【化８３】

【０１５７】

【化８４】Ｄ−１：ｎ＝６，２Ｒ，５ＲＤ−２：ｎ＝６，２Ｓ，５ＲＤ−３：ｎ＝４，２Ｒ，５ＲＤ−４：ｎ＝４，２Ｓ，５ＲＤ−５：ｎ＝３，２Ｒ，５ＲＤ−６：ｎ＝２，２Ｓ，５ＲＤ−７：ｎ＝２，２Ｒ，５ＲＤ−８：ｎ＝１，２Ｓ，５ＲＤ−９：ｎ＝１，２Ｒ，５Ｒ

【０１５８】

【化８５】Ｄ−１０：ｎ＝１Ｄ−１１：ｎ＝２Ｄ−１２：ｎ＝３Ｄ−１３：ｎ＝４Ｄ−１４：ｎ＝６Ｄ−１５：ｎ＝１０

【０１５９】

【化８６】Ｄ−１６：ｎ＝８Ｄ−１７：ｎ＝１０

【０１６０】

【化８７】

【０１６１】

【化８８】

【０１６２】

【化８９】

【０１６３】

【化９０】

【０１６４】

【化９１】

【０１６５】

【化９２】

【０１６６】また、本発明で用いるカイラルスメクティ
ック液晶組成物中には、その他の化合物、例えば染料、
顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加物も含むこと
が可能である。

【０１６７】本発明の液晶素子は、通常一対の電極基板
間に液晶を挟持した構造をとり、当該電極により液晶に
電圧印加をなし、その配向状態を制御する。

【０１６８】図１に本発明の液晶素子の１例を挙げた。
１がカイラルスメクティック液晶組成物からなる液晶層
であり、通常、双安定性を発現させるため、層厚は５μ
ｍ以下が好ましい。２が基板であり、ガラス、プラスチ
ック等が用いられる。３がＩＴＯ等の透明電極である。
４が配向制御層であり、少なくとも一方の基板上に一軸
配向制御層が必要である。また少なくとも一方の配向制
御層にはポリイミドが用いられる。形成方法としては、
通常基板上に溶液塗工により、ポリイミド前駆体である
ポリアミック酸を被膜形成したのち、加熱処理し、ポリ
イミド被膜とする。これの表面をビロード、布あるいは
紙等の繊維状のもので摺擦（ラビング）することにより
ポリイミド配向制御層が得られる。

【０１６９】本発明では、配向膜構成が非対称の素子が
用いられる。本発明の液晶組成物はコレステリック相を
非常にもちにくい。このようなケースでは、等方相→ス
メクティック相転移でバトネが徐々に発生しながらスメ
クティック層構造を形成するが、一方の基板側からバト
ネが発生しはじめ、もう一方の基板側への成長していく
という状態を現出し、良好な均一配向を実現しやすいと
いう点で、本発明では非対称の配向膜構成であり、一方
の基板において、一軸配向処理のなされたポリイミド配
向膜を用いた液晶素子を用いている。ポリイミド配向制
御膜を有する非対称配向膜構成の素子中に前記カイラル
スメクティック液晶組成物を用いたとき、非常に広い温
度範囲で良好な駆動特性を有し、高い信頼性、駆動安定
性の良好な素子とすることが可能である。配向膜として
は、良好な均一配向が得られ、より均一なスイッチング
特性が得られるという観点から用いられるポリイミドの
具体的な構造としては以下の一般式Ｐで表される繰り返
し単位からなるポリイミドが好ましい。

【０１７０】［一般式Ｐ］（−Ｋ−Ｐ¹−Ｌ¹−Ｍ¹−（Ｌ²）_a−Ｐ²−）

【０１７１】

【化９３】または炭素数１から２０のアルキレン基を表し、Ｐ¹，
Ｐ²はイミド結合を表す。Ｍ¹は単結合または−Ｏ−を表
し、ａは０，１，２を表す。）

【０１７２】また、これらのポリイミドの具体的構造と
してはたとえば以下の繰り返し単位構造が挙げられる。

【０１７３】

【化９４】

【０１７４】また、上記配向制御層とは別に上下基板の
ショート防止層としての絶縁層や他の有機物層、無機物
層が形成されていてもよい。５は、基板を貼り合わせる
シール材である。この他に、基板間にはシリカビーズ等
のギャップ制御スペーサー（不図示）等が設けられる。
８が偏光板、９が光源である。信号電源（不図示）から
のスイッチング信号に応じてスイッチングが行われ、表
示素子等のライトバルブとして機能する。また、３の透
明電極を上下クロスにマトリクスとすれば、パターン表
示、パターン露光が可能となり、例えばパーソナルコン
ピューター、ワードプロセッサー等のディスプレイ、プ
リンター用ライトバルブとして用いられる。

【０１７５】本発明の液晶素子は種々の機能をもった液
晶装置を構成するが、図２、図３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ＳＹ
Ｎ信号による通信同期手段を取ることにより液晶表示装
置を実現する。図中の符号はそれぞれ以下のとおりであ
る。

【０１７６】１０１カイラルスメクティック液晶表示
装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動装置１０５情報線駆動装置１０６デコーダ１０７走査信号発生装置１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生装置１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

【０１７７】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックコントローラ１０２にて行われ、図２及び図３に示
した信号転送手段にしたがって表示パネル１０３へと転
送される。グラフィックコントローラ１０２は、ＣＰＵ
（中央演算処理装置、ＧＣＰＵと略す。）及びＶＲＡＭ
（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ１
１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信を
つかさどっている。尚、該表示パネルの裏面には、光源
が配置されている。

【０１７８】本発明の表示装置は表示媒体である液晶素
子が前述したように良好なスイッチング特性を有するた
め、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、
大面積の表示画像を得ることができる。

【０１７９】本発明の液晶素子の駆動法としては、例え
ば特開昭５９−１９３４２６号公報、特開昭５９−１９
３４２７号公報、特開昭６０−１５６０４６号公報、特
開昭６０−１５６０４７号公報などに開示された駆動法
を適用することができる。

【０１８０】図６は、上記駆動法の波形図の一例であ
る。また、図５は、マトリクス電極を配置したカイラル
スメクティック液晶パネルの一例の平面図である。図５
の液晶パネル５１には、走査電極群５２の走査線と情報
電極群５３のデータ線とが互いに交差して配線され、そ
の交差部の走査線とデータ線との間にはカイラルスメク
ティック液晶が配置されている。

【０１８１】図６（Ａ）中のＳ_Sは選択された走査線に
印加する選択走査波形を、Ｓ_Nは選択されていない非選
択走査波形を、Ｉ_Sは選択されたデータ線に印加する選
択情報波形（黒）を、Ｉ_Nは選択されていないデータ線
に印加する非選択情報信号（白）を表わしている。ま
た、図中（Ｉ_S−Ｓ_S）と（Ｉ_N−Ｓ_S）は選択された走査
線上の画素に印加する電圧波形で、電圧（Ｉ_S−Ｓ_S）が
印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ_N−
Ｓ_S）が印加された画素は白の表示状態をとる。

【０１８２】図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す駆動波形
で、図４に示す表示を行ったときの時系列波形である。

【０１８３】図６に示す駆動例では、選択された走査線
上の画素に印加される単一極性電圧の最小印加時間Δｔ
が書込み位相ｔ₂の時間に相当し、１ラインクリヤｔ₁位
相の時間が２Δｔに設定されている。

【０１８４】さて、図６に示した駆動波形の各パラメー
タＶ_S，Ｖ_I，Δｔの値は使用する液晶材料のスイッチン
グ特性によって決定される。

【０１８５】図７は後述するバイアス比を一定に保った
まま駆動電圧（Ｖ_S＋Ｖ_I）を変化させた時の透過率Ｔの
変化、即ちＶ−Ｔ特性を示したものである。ここではΔ
ｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比Ｖ_I／（Ｖ_I＋Ｖ_S）＝１
／３に固定されている。図７の正側は図６で示した（Ｉ
_N−Ｓ_S）、負側は（Ｉ_S−Ｓ_S）で示した波形が印加され
る。

【０１８６】ここで、Ｖ₁，Ｖ₃をそれぞれ実駆動閾値電
圧及びクロストーク電圧と呼ぶ。また、Ｖ₂＜Ｖ₁＜Ｖ₃
の時ΔＶ＝（Ｖ₃−Ｖ₁）／（Ｖ₃＋Ｖ₁）を電圧マージン
と呼び、マトリクス駆動可能な電圧幅のパラメータとな
る。Ｖ₃はカイラルスメクティック液晶表示素子駆動
上、一般的に存在すると言ってよい。具体的には、図６
（Ａ）（Ｉ_N−Ｓ_S）の波形におけるＶ_Bによるスイッチ
ングを起こす電圧値である。勿論、バイアス比を大きく
することによりＶ₃の値を大きくすることは可能である
が、バイアス比を増すことは情報信号の振幅を大きくす
ることを意味し、画質的にはちらつきの増大、コントラ
ストの低下を招き好ましくない。

【０１８７】我々の検討ではバイアス比１／３〜１／４
程度が実用的であった。ところで、バイアス比を固定す
れば、電圧マージンΔＶは液晶材料のスイッチング特性
及び素子構成に強く依存し、ΔＶの大きい素子がマトリ
クス駆動上非常に有利であることは言うまでもない。

【０１８８】また、同様に上述した電圧を一定に保ち、
電圧印加時間をΔｔを変化させていくことにより、駆動
をすることも可能である。上述した電圧をそのまま電圧
印加時間とすればよく、その際電圧印加時間閾値をΔｔ
₁とし、電圧印加時間クロストーク値をΔｔ₂とし、（Δ
ｔ₂−Δｔ₁）／（Δｔ₂＋Δｔ₁）＝ΔＴを電圧印加時間
マージンという。

【０１８９】この様なある一定温度において、情報信号
の２通りの向きによって選択画素に「黒」及び「白」の
２状態を書き込むことが可能であり、非選択画素はその
「黒」又は「白」の状態を保持することが可能である電
圧マージンまたは電圧印加時間マージンは液晶材料及び
素子構成によって差が有り、特有なものである。また、
環境温度の変化によっても駆動マージンはズレていくた
め、実際の表示装置の場合、液晶材料、素子構成や環境
温度に対して最適な駆動条件にしておく必要がある。

【０１９０】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【０１９１】ＩＴＯ（膜厚１５０ｎｍ）付きガラス基板
（１．１ｍｍ厚２枚使用）に配向制御膜を形成した。

【０１９２】２枚の基板のそれぞれには、異なる条件で
膜形成を行った。一方の基板については、東レ社製ポリ
イミド前駆体ＬＰ６４のＮＭＰ／ｎＢＣ＝２／１の１．
７％溶液をスピンコート、焼成しポリイミド（膜厚２０
ｎｍ）とした後、ラビング処理を施し、他方の基板には
シランカップリング剤（ＯＤＳ−Ｅ）の０．５％エタノ
ール溶液をスピンコート、焼成（乾燥）した後、スペー
サーとして平均粒径２．０μｍのシリカビーズを散布
し、前記一方の基板を対向させ液晶セルを作成した。

【０１９３】一方下記の液晶性化合物Ａ、Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ
₃、Ｃ₁、Ｃ₂を下記組成比（重量部）で液晶組成物αを
調製し、さらに該液晶組成物αに導電性ドーパントとし
て下記化合物を１％添加、液晶組成物βを調製した。液
晶組成物αおよび液晶組成物βのＰｓはともに３０℃に
おいて約４０ｎＣ／ｃｍ²であった。

【０１９４】

【化９５】

【０１９５】液晶組成物α、液晶組成物βそれぞれを上
記液晶セルに注入した後、等方相温度から０．５℃／ｍ
ｉｎの速さで徐冷して液晶素子Ｘ（液晶組成物α使
用）、液晶素子Ｙ（液晶組成物β使用）を作成した。

【０１９６】液晶素子Ｘ、液晶素子Ｙを用いて次の方法
でセルの特性（駆動前後の配向性、θａ（みかけのティ
ルト角）、閾値（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄ））
を評価した。

【０１９７】実施例（液晶素子β）

【０１９８】

【表１１】

【０１９９】比較例（液晶素子α）

【０２００】

【表１２】

【０２０１】実施例、比較例より本発明の液晶素子は高
いコントラスト、高速応答性を持ち且つ駆動配向劣化
（層構造破壊）がない液晶素子となることがわかった。

【０２０２】

【化９６】

【０２０３】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の液晶素
子によれば、ブックシェルフあるいはそれに近い層傾き
角の小さな構造を発現し、高速、高コントラスト、大面
積、高精細、高輝度、高信頼性、しかも高耐久性の高輝
度、高コントラストの液晶装置を提供しようとするもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の断面構造を示す図である。

【図２】本発明の液晶素子を備えた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図である。

【図３】表示装置とグラフィ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を示す図である。

【図４】図６に示す時系列駆動波形で実際の駆動を行な
った時の表示パターンの模式図である。

【図５】マトリクス電極を配置した液晶パネルの平面図
である。

【図６】本発明の液晶素子の駆動に用いられる駆動波形
の一例を示す図である。

【図７】本発明にかかる、駆動電圧を変化させた時の透
過率の変化を表すグラフ（Ｖ−Ｔ特性図）である。

【符号の説明】

１液晶層２基板３透明電極４配向制御層５シール材８偏光板９光源１０１カイラルスメクティック液晶表示装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動装置１０５情報線駆動装置１０６デコーダ１０７走査信号発生装置１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生装置１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

フロントページの続き (72)発明者佐藤公一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

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下基板に少なくとも電極と配向制御層
を有し、少なくとも一方の配向制御層にポリイミドを用
いてなる液晶素子において、上下基板に異なる配向処理
を施しており、且つ液晶が、フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を含
み、該両末端部分が中心核によって結合されており、ス
メクティック中間相または潜在的スメクティック中間相
を持つフッ素含有液晶化合物群を７０重量％以上含有す
る液晶組成物であり、該フッ素含有液晶化合物のうち、フルオロカーボン末端
鎖中に少なくとも一つの連鎖中エーテル酸素を含む化合
物を前記液晶組成物の総量中３０重量％以上含有し、少なくとも一種以上の液晶層の抵抗を安定に下げる物質
を含有するカイラルスメクティック液晶組成物であるこ
とを特徴とする液晶素子。
【請求項２】前記ポリイミドが下記一般式Ｐで表され
る繰り返し単位からなる請求項１記載の液晶素子。［一般式Ｐ］（−Ｋ−Ｐ¹−Ｌ¹−Ｍ¹−（Ｌ²）_a−Ｐ²−）【化１】または炭素数１から２０のアルキレン基を表し、Ｐ¹，
Ｐ²はイミド結合を表す。Ｍ¹は単結合または−Ｏ−を表
し、ａは０，１，２を表す。）
【請求項３】前記フルオロカーボン末端部分及び炭化
水素末端部分を含み、該両末端部分が中心核によって結
合されており、スメクティック中間相または潜在的スメ
クティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物が、−Ｕ
Ｃ_wＦ_2w+1または−Ｖ（Ｃ_xＦ_2xＯ）_zＣ_yＦ_2y+1で表わさ
れるところのフルオロカーボン末端鎖を有し、且つ前記
フルオロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エ
ーテル酸素を含むフッ素含有液晶化合物が、−Ｖ’（Ｃ
_x'Ｆ_2x'Ｏ）_z'Ｃ_y'Ｆ_2y'+1で表される連鎖中エーテル酸
素を含むフルオロカーボン末端鎖を有する〔ここでｘ及
びｘ’はそれぞれの（Ｃ_xＦ_2xＯ）及び（Ｃ_x'Ｆ_2x'Ｏ）
に独立に１から１０までの整数で、ｙ及びｙ’は１から
１０までの整数で、ｚ及びｚ’は１から１０までの整数
であり、ｗは１から２０までの整数である。Ｕは、−Ｃ
Ｏ−Ｏ−（ＣＨ₂）_r−、−Ｏ−（ＣＨ₂）_r−、−（ＣＨ
₂）_r−、−ＯＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂（ＣＨ₂）_r
−、−Ｏ（ＣＨ₂）_r−Ｏ（ＣＨ₂）_r'−、−（ＣＨ₂）_r
−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯ₂−、−（ＣＨ₂）_r−Ｎ（Ｃ_p
Ｈ_2p+1）−ＣＯ−（ここでｒ及びｒ’は独立に１から２
０までの整数であり、ｐは０から４までの整数であ
る。）、Ｖ及びＶ’は単結合、−ＣＯＯ−Ｃ_rＨ_2r−、
−Ｏ−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｏ−（Ｃ_sＨ_2sＯ）_t−Ｃ_uＨ_2u−、
−ＯＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｃ_r
Ｈ_2r−、−Ｃ_rＨ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯ₂−、−Ｃ_r
Ｈ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ここでｒとｕはそれ
ぞれ独立に１から２０までの整数であり、ｓはそれぞれ
の（Ｃ_sＨ_2sＯ）に独立に１から１０までの整数であ
り、ｔは１から６までの整数であり、ｐは０から４まで
の整数である）〕請求項１または２に記載の液晶素子。
【請求項４】前記フルオロカーボン末端部分及び炭化
水素末端部分を含み、該両末端部分が中心核によって結
合されており、スメクティック中間相または潜在的スメ
クティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物が下記一
般式Ｉ−１またはＩ−２で表される化合物であり、前記
フルオロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エ
ーテル酸素を含むフッ素含有液晶化合物が、下記一般式
Ｉ−２で表される化合物である請求項１〜３いずれかに
記載の液晶素子。［一般式Ｉ−１］【化２】を表し、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３の整数を
表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２である。Ｍ₁，
Ｎ₁はそれぞれ独立に、−ＣＯＯ−，−ＣＯＳ−，−Ｃ
ＯＳｅ−，−ＣＯＴｅ−，−（ＣＨ₂ＣＨ₂）_d−（ｄは
１から４の整数を表す）、−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＨ＝Ｎ
−，−ＣＨ₂−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，単結合を表
し、その向きはいずれでもよい。Ｘ，Ｙ，ＺはＢ₁，
Ｄ₁，Ｅ₁における置換基であり、それぞれ独立に−Ｈ，
−Ｃｌ，−Ｆ，−Ｂｒ，−Ｉ，−ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−
ＣＮ，−ＮＯ₂を表す。ｌ，ｍ，ｎはそれぞれ独立に０
〜４の整数を表す。Ｇ₁は−ＣＯＯ−Ｃ_eＨ_2e−，−Ｏ−
Ｃ_eＨ_2e−，−Ｃ_eＨ_2e−，−ＯＳＯＯ−，−ＯＯＳＯ
−，−ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_eＨ_2e−，−ＯＣ_eＨ_2e−Ｏ
Ｃ_e'Ｈ_2e'−，−Ｃ_eＨ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ
−，−Ｃ_eＨ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｅ，ｅ’は
それぞれ独立に１から２０までの整数を表し、ｐは１か
ら４までの整数を表す。）を表す。Ａ₁は−Ｏ−Ｃ_fＨ_2f
−Ｏ−Ｃ_gＨ_2g+1，−Ｃ_fＨ_2f−Ｏ−Ｃ_gＨ_2g+1，−Ｃ_fＨ
_2f−Ｒ’，−Ｏ−Ｃ_fＨ_2f−Ｒ’，−ＣＯＯ−Ｃ_fＨ_2f−
Ｒ’，−ＯＣＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｒ’（Ｒ’は−Ｃｌ，−
Ｆ，−ＣＦ₃，−ＮＯ₂，−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ _f'
Ｈ_2f'+1，−ＯＣＯ−Ｃ_f'Ｈ_2f'+1を表し、ｆ，ｆ’，ｇ
はそれぞれ独立に１から２０の整数を表す。）を表し、
Ａ₁は直鎖でも分岐鎖でも良い。Ｒは−Ｃ_xＦ_2x+1であ
り、ｘは１から２０までの整数を表す。）［一般式Ｉ−２］【化３】を表し、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３の整数を
表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２である。Ｍ，Ｎ
はそれぞれ独立に、−ＣＯＯ−，−ＣＯＳ−，−ＣＯＳ
ｅ−，−ＣＯＴｅ−，−（ＣＨ₂ＣＨ₂）_d−（ｄは１か
ら４の整数を表す）、−Ｃ≡Ｃ−，−ＣＨ＝ＣＨ−，−
ＣＨ＝Ｎ−，−ＣＨ₂−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，単結
合を表し、その向きはいずれでもよい。それぞれのＸ，
Ｙ，Ｚは独立に−Ｈ，−Ｃｌ，−Ｆ，−Ｂｒ，−Ｉ，−
ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−ＣＨ₃，−ＣＦ₃，−ＯＣＦ₃，−Ｃ
Ｎ，−ＮＯ₂を表す。それぞれのｌ，ｍ，ｎは独立に０
〜４の整数を表す。Ｇは−ＣＯＯ−Ｃ_eＨ_2e−，−Ｏ−
Ｃ_eＨ_2e−，−Ｏ（Ｃ_e"Ｈ_2e"Ｏ）_t−Ｃ_e'Ｈ_2e'−，−Ｃ
_eＨ_2e−，−ＯＳＯＯ−，−ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_eＨ_2e
−，−Ｃ_eＨ_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ−，−Ｃ_eＨ
_2e−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｅ，ｅ’はそれぞれ独
立に１から２０までの整数を表し、ｐは０から４までの
整数を表す。ｅ”はそれぞれの（Ｃ_e"Ｈ_2e"Ｏ）に独立
に１から１０の整数を表わし、ｔは１から６の整数を表
わす。）を表す。Ａは−Ｏ−（Ｃ_fＨ_2f−Ｏ）_u−Ｃ_hＨ
_2h+1，−（Ｃ_fＨ_2f−Ｏ）_u−Ｃ_hＨ_2h+1，−Ｃ_fＨ_2f−
Ｗ，−Ｏ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ，−ＣＯＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ，−Ｏ
ＣＯ−Ｃ_fＨ_2f−Ｗ（Ｗは−Ｃｌ，−Ｆ，−ＣＦ₃，−Ｎ
Ｏ₂，−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ_hＨ_2h+1，−ＯＣＯ−
Ｃ_hＨ_2h+1を表し、ｆ，ｈはそれぞれ独立に１から２０
の整数を表す。ｕは１から１０の整数である。）を表
し、Ａは直鎖でも分岐鎖でも良い。Ｒは−（Ｃ_x'Ｆ_2x'
Ｏ）_z'Ｃ_y'Ｆ_2y'+1であり、ｘ’はそれぞれの（Ｃ_x'Ｆ
_2x'Ｏ）に独立に１から１０までの整数であり、ｙ’は
１から１０までの整数であり、ｚ’は１から１０までの
整数である。）
【請求項５】前記一般式Ｉ−１及びＩ−２で表される
化合物がフェニルピリミジンコアからなる化合物である
請求項４記載の液晶組成物。
【請求項６】前記フルオロカーボン末端中に少なくと
も一つの連鎖中エーテル酸素を含むフッ素含有液晶化合
物を５０重量％以上含有する液晶組成物を使用した請求
項１〜５いずれかに記載の液晶素子。
【請求項７】前記液晶層の抵抗を安定に下げる物質の
添加量が、液晶組成物全体に対し０．０１〜５重量％で
ある液晶組成物を使用した請求項１〜６のいずれかに記
載の液晶素子。
【請求項８】請求項１〜７いずれかに記載の液晶素子
を使用したことを特徴とする液晶装置。