JPS63188654A - 液晶性化合物 - Google Patents

液晶性化合物

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JPS63188654A
JPS63188654A JP2046187A JP2046187A JPS63188654A JP S63188654 A JPS63188654 A JP S63188654A JP 2046187 A JP2046187 A JP 2046187A JP 2046187 A JP2046187 A JP 2046187A JP S63188654 A JPS63188654 A JP S63188654A
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遠藤 信寿
Hitoshi Kondo
仁 近藤
Shigeru Mihashi
三橋 茂
Akio Yamaguchi
明夫 山口
Susumu Akutagawa
進 芥川
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液晶テレビジョン受像機などに使用される画
像表示装置あるいは光プリンターヘッドなどに利用し得
る、複数の分枝を持つ光学活性基を導入した液晶性化合
物に関するもので、画像表示における高速応答性を示す
と共に、メモリー性の良好な画像表示素子の作製に有効
な液晶材料を提供するものである。
[従来の技術] 画像表示素子の一つとして、現在液晶は広く使用されて
きている。液晶材料を用いた一般的な画像表示方式とし
ては、1戻じれネマチック型(TN型)及びゲスト−ホ
スト型(G−H型)が広く採用されているが、いずれも
ネマチック液晶を利用しており、他の画像表示材料であ
るCRT、プラズマディスプレー、エレクトロルミネッ
センスディスプレーなどと比べて応答速度が遅いのが現
実である。
しかし、液晶による画像表示は、受光型の表示であるこ
とから、発光型ディスプレーと比べ眼の疲労が少なく、
また、消費電力も少ないなどの長所をもっている。近年
、更に高密度で大型のディスプレーへのニーズが高まっ
ていることから、薄型で@量のディスプレーを構成しつ
る液晶表示素子の応答の高速化が益々求められている。
こうした高速の応答性を示す液晶材料として、近頃、強
誘電性液晶が開発され、その速い光スイツチング現象を
利用した画像表示装置が提案されている。、強誘電性液
晶は、R,B、 Meyerらにより1975年に報告
され(J、 de Phys、 Lett、、 36.
69.1975)、液晶分類上、カイラルスメクチック
C相(Sど相)あるいはカイラルスメクチックC相(S
♂相)に属するといわれている。Jr二、N、 A。
C1arkらは(Appl、 Phys、 Lett、
、 36.899゜1980)において、この強誘電性
液晶化合物の一種であるp−デシルオキシベンジリデン
−p′−アミノ−2−メチルブチルシンナメート(DO
BAMBCと略記する)を薄膜セルに入れ、マイクロセ
カンド・オーダーの光スイツチング現象を観察している
。強誘電性液晶のこうした高速応答性を利用した液晶テ
レビ、光プリンターヘッド、非線形光学素子などのオプ
トエレクトロニクス材料への応用が既に検討され始めて
いる。しかし、DOBAMBGをはじめとする従来開発
された強誘電性液晶化合物は、水、光などに対する化学
的安定性の面に難点があり、実用的ではなかった。
最近になって、エステル系の強誘電性を示す液晶性化合
物が“Liquid Crystals and 0r
deredF l u i d s″by J、W、G
oodby and T、M、Leslie ; Vo
l、4や、特開昭59−128357号、特開昭60−
32748号などに報告されている。しかし、これら強
誘電性液晶化合物の化学安定性については改善されたが
、応答速度は1〜2 m5ecで、強誘電性液晶として
は応答速度は遅い。
[発明が解決しようとする問題点] かかる現状に鑑み、化学安定性に優れ、単独または他の
強誘電性液晶との配合により室温付近において安定なカ
イラルスメクチックC相を有し、且つ高速応答性に優れ
ている液晶性化合物の出現−が待望されている。本発明
は、これらの期待に応えようとしたものである。
[問題点を解決するための手段] 強誘電性液晶を得るための基本的条件は、分子が光学活
性体であること、分子長軸と垂直な双極子モーメントが
存在すること及びSC“相、  So”相あるいはS、
相(カイラルスメクチックI相)をとることであると考
えられている。これらの条件を満足する液晶性化合物を
求めて、多くの化合物が研究開発されつつあるが、いず
れの化合物も室温付近での高速応答性は充分ではない。
そこで、本発明者らは、光学活性基も含めて強誘電性液
晶化合物の分子構造を検討し、多くの研究を続けてきた
。その結果として、炭素数8〜lOで、複数の分枝を持
つ光学、活性基を有し、末端基にエチレングリコールユ
ニットを有する液晶性化合物が単独または他の強誘電性
液晶化合物との配合により、広い温度範囲で安定なSc
“相をとり100μsec前後の高速で応答することを
見出し、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は、広い温度範囲において、強誘電性を示
し、IQQμsec前後の高速応答性を示す 一般式 (式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキ
シ基を示し、R“は複数の分枝を持ち、炭素数8〜lO
の不斉炭素原子を有する光学活性基を示し、m、nは0
あるいは1である。)で表わされる液晶性化合物を提供
するものである。
本発明において用いられるエチレングリコールユニット
は、酸素原子によって分子軸に垂直な永久双極子を与え
る効果を有しているため、単なるアルキル基より自発分
極が大きい。また、複数個の酸素原子により分子間の相
互作用が大きくなり、粘度を下げる効果のあることが考
えられる。
一方、複数の分枝を持つ光学活性基により安定した3c
m相の出現が観察され、自身の持つ高速応答性と共に実
用上極めて好ましい化合物といえる。
また、熱安定性が高く、且つ既存のカイラルスメクチッ
ク液晶化合物との相互溶解性も勝れている等配合用の基
本成分としても極めて有用である。
なお、液晶性化合物は混合使用することにより一般にそ
の性能を引き上げることができる。そこでSど相を有す
る液晶性化合物であれば、本発明品以外のものでも本発
明品と混合して使用することができる。
本液晶性化合物の一般的製造方法を以下に簡単にのべる
カルボン酸部分の合 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸のアルカ
リ金属塩にα−置換−β−エトキシエチルブロマイドを
反応せしめて4′−(α−置換−β−エトキシ−β−エ
トキシ)ビフェニル−4−カルボン酸を得る。
フェノール部 の合 (a)エステル化合物を作るフェノール4−ヒドロキシ
安息香酸及び分枝状光学活性アルコールより常法により
4−ヒドロキシ安息香酸のエステルとする。
(b)エーテル化合物を作るフェノール分枝状光学活性
アルコールとP−トルエンスルホニルクロライドを反応
せしめて相当するスルホニレートとなし、アルカリ性に
てハイドロキノンと反応せしめてアルキルオキシフェノ
ールを得る。
(C)ケトン化合物を作るフェノール 分枝状光学活性カルボン酸に塩化チオニルを反応せしめ
て相当する酸クロライドとなし、これとアニソールを無
水塩化アルミニウムフリーデルクラフト反応を行って4
−アルカノイルアニソールとなし、)IBrで脱メチル
化反応して相当するアルカノイルフェノールを得る。
三ニレ土二直1 前記の4′−(α−置換−β−エトキシ−β−エトキシ
)ビフェニル−4−カルボン酸に塩化チオニルを反応せ
しめて相当する酸クロライドとなし、これを前記の各フ
ェノールと反応させて目的化合物の粗生成物を得る。こ
れをカラムクロマトグラフィー及び再結晶により精製す
る。
前記一般式(りで表わされる液晶性化合物の代表例を次
に例示する。
−へ  lQ”f    り    の  ト   の
    ■    、   。
[実施例] 以下に合成例、実施例及び応用例を以て本発明を更に具
体的に説明する。
合成例1 4−[4″−(β−エトキシ−β−エトキシ−β−エト
キシ)ビフェニル−4′−カルボニルオキシ]安息香酸
−2,6−ジメチルへブチルエステ夾!」すL−−一一
一一一一一一一一−−−−−−−一一一−4−ヒドロキ
シ安息香酸26.5g 、  )−ルエン300m&+
 、 2.6−シメチルヘブタノール(α25 。
−9,52) 30g及び硫酸1.5gを反応容器に入
れ、加熱還流し、10時間をかけて水抜きを行った。反
応終了後、希炭酸ナトリウム水溶液にて洗浄し、水洗を
行い、トルエンを留去し、濃縮物48.2gを得た。こ
れをn−へブタン96gに溶解させ、−20℃にて静置
再結晶を行い、4−ヒドロキシ安息香酸−2,6−ジメ
チルへブチルエステル44.6 gを得た。
一方、4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸1
5.0g 、 85%水酸化カリウム9.3g、水15
0a+1及びエタノール1500mi)を混合し加熱還
流させた。これに、β−エトキシ−β−エトキシエチル
ブロマイド15.1gを滴下した。滴下終了後、17時
間還流を続けた。反応終了後、冷却し、析出した結晶を
濾過し、酢酸250 mi+にて再結晶して4’−(β
−ニドキシ−β−エトキシ−β−エトキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸16.1gを得た。
このカルボン酸8.0gに塩化チオニル20m1を加え
、3時間還流した後濃縮し、これを70m1のトルエン
に溶解し、酸クロライドートルエン溶液を調製した。前
記の4−ヒドロキシ安息香酸−2,6−シメチルヘプチ
ルエステル6.4g及びピリジン2.3gをトルエン8
0mjに溶解し、これに先に調製した酸クロライドート
ルエン溶液を滴下し、室温にて15時間攪拌した。反応
終了後、水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した後濃縮し
た。得られた粗結晶をクロロホルムを溶出液としてシリ
カゲルクロマトグラフィーにかけた後、エタノールより
再結晶して4−[4″−(β−エトキシ−β−エトキシ
−β−エトキシ)ビフェニル−4′−カルボニルオキシ
]安息香酸−2,6−ジメチルへブチルエステル8.5
gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
MS:57B  (Mゝ) NMR: 0.88(611,d、 J−5,6Hz)
、 1.05(3H,d。
J−6,7H2)、 1.21(6H,at)、 1.
40(3H,at)。
1.56 (LH,n+)、 1.95(1)1. +
n)、 3.55(2)1. Q。
J−7,0)12)、 3.63(2)1. m)、 
3.73(2)1. m)。
3.91(2H,m)、 4.13(IH,m)、 4
.22(311,m)。
7.05(2L m)、 7.34(2H,m)、 7
.61(2B、 m)。
7.72(2)1. m)、 8.16(2L n+)
、 8.24(2H,m)合成例2 4−[4″−(β−ブトキシ−β−エトキシ)ビフェニ
ル−4′−カルボニルオキシ]安息香酸−2,6−ジメ
チルへブチルエステルの合成合成例1のβ−エトキシ−
β−エトキシエチルブロマイドに代えてβ−ブトキシエ
チルブロマイド13.9gを用い、合成例1と同様の方
法にて合成し、4−[4″−(β−ブトキシ−β−エト
キシ)ビフェニル−4′−カルボニルオキシ1安息香酸
−2,6−ジメチルへブチルエステル8.1gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
MS: 548  (M” ) NMR: 0.89(611,d、 J−6,6H2)
、 0.97(3H,t。
J−7,4Hz)、 1.05(3H,d、 J−6,
7Hz)、 1.20〜1.88(IIH,at)、 
1.95(ill、 +n)、 3.55 (2)1゜
m)、 3.82(2H,m)、 4.18(41(、
m)、 7.03(2)1゜m)、 7.34(2H,
m)、 7.58(2H,m)、 7.72(2H。
m)、 11.12(2H,m)、 11.25 (2
H,m)合成例3 4−[4″−(β−ブトキシ−β−エトキシ)ビフェニ
ル−4′−カルボニルオキシ]安息香酸−3,7−シメ
チルオクチルエステルの合合成例1の2.6−ジメチル
ヘプタツールに代えて3.7−シメチルオクタノール3
2.9gを用い、またβ−エトキシ−β−エトキシエチ
ルブロマイドに代えてβ−ブトキシエチルブロマイド1
3.9gを用い、合成例1と同様の方法にて合成し、4
−[4″−(β−ブトキシ−β−エトキシ)ビフェニル
−4′−カルボニルオキシ]安息香酸−3,7−シメチ
ルオクチルエステル7.3gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
!ils:590  (M” ’) NMR:  0.88(8H,d、  J−6,7Hz
)、  0.98(6H,m)。
1.10〜1.51(811,m)、 1.80(6H
,m)、 1.82(IH,m)、 3.58(IH,
t、 J−6,7)1z)、 3.112(2)1. 
m)、 4.19(2H,m)、 4.38(2H,m
)。
7.04(2H,m)、 7.32(2H,m)、 7
.62(2H,m)。
7.72(2H,m)、  8.25(2H,at)、
  8.35  (2H,m)合成例4 4−[4″−(β−エトキシ−β−エトキシ−β−エト
キシ)ビフェニル−4′−力ルボニルオキシ]フェニル
−2,6−ジメチルへブチルエーテルの合成 2.6−シメチルヘブタノール14.4g、ピリジン1
2.8g及びトルエン30mA’の混合物を15〜20
℃に冷却し、攪拌下にp−トルエンスルホニルクロライ
ド19.1gを数回に分けて没入した。その後、3時間
室温にて反応を続け、反応終了後、内容物を水に投入し
、分液した。トルエン層を水洗し、トルエンを濃縮回収
して粗製の2.6−ジメチルへブチル−p−トルエンス
ルホネート29.0gを得た。
ハイドロキノン11.0g、 85%水酸化カリウム9
.9g、水15mJ及びエタノール150 mRの混合
物に2.6−ジメチルへブチル−P−トルエンスルホネ
ート29gを滴下した。滴下終了後、17時間還流した
。反応終了後、内容物を水に投入しトルエン100 m
jで抽出した。トルエン層を水洗後、濃縮し、粗生成物
22gを得た。これをクロロホルムを溶出液としてシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにかけた後、エタノー
ルより再結晶し、融点68℃のハイドロキノンモノ−2
,6−ジメチルへブチルエーテルlegを得た。
このハイドロキノンモノ−2,6−ジメチルへブチルエ
ーテル7.0g及びピリジン3.5gをトルエン80m
1!に溶解し、これに合成例1と同様に調製した酸クロ
ライドートルエン溶液を滴下し、室温にて15時間攪拌
反応した0反応終了後、水洗し、硫酸マグネシウムで乾
燥したのち濃縮した。得られた粗結晶をクロロホルムを
溶出液としてシリカゲルクロマトグラフィーにかけた後
、エタノールより再結晶して4−[4″−(β−エトキ
シ−β−エトキシ−β−エトキシ)ビフェニル−4′−
力ルボニルオキシ]フェニル−2,8−ジメチルへブチ
ルエーテル5.2gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
MS:458  (M” ) NMR: 0.88(6H,d、 J−6,6)12)
、 1.05(3H,d。
J=6.7H2)、 1.20(8H,m)、 1.3
2(2H,m)。
1.56 (2H,ff1)、 1.95(1)1. 
ff1)、 3.55(2H,q。
J=7.0 )IZ)、 3.63(2H,m)、 3
.73(3)1. m)。
3.82(IH,dd、 J−5,8H2)、 3.9
0(2H,m)。
4.20(2H,m)、 6.95(2H,m)、 7
.06(2H,m)。
7.14(2H,m)、 7.62(2H,m)、 7
.72(2H,m)。
8.20(2H,m) 合成例5 4−[4’−(β−エトキシ−β−エトキシ−β−エト
キシ)ビフェニル−4′−カルボニルオキシ]フェニル
−2,6−ジメチルへブチルケトンの合成3.7−シメ
チルオクタノイツク酸(α25゜+8.4 ) 17.
2gに塩化チオニル15g及びベンゼン20ml1を加
えて3時間速流した後、濃縮し、酸クロライド19gを
得た。アニソール10.8g及び塩化メチレン100m
jの溶液に10〜15℃で無水塩化アルミニウムの粉末
13.3gを加え、この混合物を攪拌しながら3,7−
シメチルオクタノイツククロライド19g及び塩化メチ
レン30m1+の溶液を滴下した。滴下後、10〜15
℃で3時間反応せしめた後、内容物を氷水の中にあけ、
分液した。溶剤層を水洗した後、硫酸マグネシウムで乾
燥し、濃縮して粗製の4−(3,7−シメチルオクタノ
イル)アニソール24gを得た。
このアニソール24g、40%臭化水素酸30g及び酢
酸50IIINの混合物を加熱還流した。16時間反応
合しめた後、玲却し、内容物を水にあけ、トルエン10
0mfで抽出した。抽出液を水洗し、硫酸マグネシウム
で乾燥し、濃縮して粗生成物20gを得た。
これをクロロホルムを溶出液としてシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーにかけた後、ヘキサンより再結晶して
融点59℃の4−(3,7−シメチルオクタノイル)フ
ェノール8.0gを得た。
4−(3,7−シメチルオクタノイル)フェノール5.
0 g及びピリジン2.4gをトルエン50ml1に溶
解し、これに合成例1と同様に調製した酸クロライドー
トルエン溶液を滴下し、室温にて15時間攪打反応した
。反応終了後、水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥したの
ち濃縮した。得られた粗結晶をクロロホルムを溶出液と
してシリカゲルクロマトグラフィーにかけた後、エタノ
ールより再結晶して4−[4’−(β−エトキシ−β−
エトキシ−β−エトキシ)ビフェニル−4′−力ルボニ
ルオキシ]フェニル−2,6−ジメチルへブチルケトン
3.1gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
MS:560  (M” ) NMR:  0.85(6H,m)、  0.97(3
H,d、  J−6,6H7)。
1.25(9H,m)、 1.65(3H,m)、 2
.18(IH,m)。
2.75 (IH,m)、 2.96(IH,dd、 
J=5.8H7)。
3.55(2H,m)、 3.64(2H,m)、 3
.75(2H,m)。
3.92(2H,m)、 4.21(2H,m)、 7
.05(2H,m)。
7.32(2H,l)、7.58  (2H,ff1)
、  7.70(2H。
at)、8.04(2H,m)、8.22(2)1.m
)合成例6 4−[4′−(β−エトキシ−β−エトキシ−β−エト
キシ)ビフェニル−4′−力ルボニルオキシ]フェニル
−1,5−ジメチルへキシルケトンの合成合成例5の3
.7−シメチルオクタノイツク酸に代えて2.6−シメ
チルヘプタノイツク酸5.0gを用い、合成例5と同様
に操作して4−[4″−(β−エトキシ−β−エトキシ
−β−エトキシ)ビフェニル−4′−カルボニルオキシ
]フェニル−1,5−ジメチルへキシルケトン0.55
gを得た。
本発明化合物の分析値は以下の通りであった。
MS:546  (M” ) NMR: 0.88(6H,d、 J−0,86H2)
、 1.15〜1.59(128,m)、 1.81(
18,+n)、 3.48(11(、dd。
J−6,7H2)、 3.56(21(、dd、 J−
6,7H7)、 3.67(28,m)、   3.7
6(2H,m)、   3.93(28,m)。
4.22(21(、m)、 7.05 (2L l11
)、 7.36(4Lm)、  7.62  (21(
、m)、  7.0(2)1.m)、  81)フ(2
)1゜m) 、  8.25 (211,m)実施例1
〜6 各液晶性化合物について相転移温度、自発分極、チルト
角及び応答速度を下記液晶諸特性の測定方法にしたがっ
て測定した。その結果を第1表に示した。
液晶諸特性の測定は、以下の通り行った。
液晶セルとしては、ガラス板上に透明電極を設け、更に
高分子膜をコーティングし、一定方向にラビングした後
、2枚の基板のラビング方向が平行社なるようにしてス
ペーサーを用いて一定の厚さに組み立てたものを用いた
。セル間隔は3μmである。このセルに前述の液晶材料
を注入し、ヘリウム−ネオンレーザ−及び光電子増倍管
を用い、±20Vの矩形波の交流を印加して、電気光学
効果を観察したところ、明確なコントラストに加え、高
速な応答が確認され液晶表示素子として使用可能である
ことがわかった。
応答速度の測定は、室温付近あるいはTc  T=5°
で行った。(TCはSc′相からSA相への転移温度で
ある。) また、相転移温度は示差走査熱量計および偏光顕微鏡に
よる観察で求めた。
応用例1〜3 表示装置の、実際の使用温度のより広い範囲にわたり、
高速応答性を示す液晶組成物を得る目的で、各種の液晶
性化合物を混合してその性能を調べた。また、実施例に
より得た液晶性化合物を用いて、液晶表示素子としての
応答特性を評価した。その代表例につぎ、第2表にその
一部を記した。各応用例に用いた液晶性化合物の混合組
成は次の通りである。
液晶性化合物の混合組 応用例1 応用例2 応用例3 合成例1の化合物            25[発明
の効果コ 本発明の液晶性化合物は、画像表示における高速応答性
を示し、且つ広範囲の温度域で強銹電性を示すので、今
後の高密度で大型のディスプレー用素材としての需要に
応えることのできるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキ
    シ基を示し、R^2は複数の分枝を持ち、炭素数8〜1
    0の不斉炭素原子を有する光学活性基を示し、m、nは
    0あるいは1である。)で表わされる液晶性化合物。
JP2046187A 1987-02-02 1987-02-02 液晶性化合物 Expired - Lifetime JPH0643375B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004300062A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Dainippon Ink & Chem Inc ポリ(オキシアルキレン)置換化合物
CN102250623A (zh) * 2011-05-27 2011-11-23 福建华映显示科技有限公司 照光聚合型的旋旋光性液晶单体

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