DE68911038T2

DE68911038T2 - Ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzungen.

Info

Publication number: DE68911038T2
Application number: DE89305606T
Authority: DE
Inventors: Kenji Furukawa; Mitsuyoshi Ichihashi; Makoto Kikuchi; Fusayuki Takeshita; Kanetsugu Terashima
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2009-06-03
Also published as: KR910000994A; EP0345091A2; DE68911038D1; US5053163A; EP0345091B1; EP0345091A3; JPH01306493A; KR930009906B1

Description

Die Erfindung betrifft ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzungen. Sie betrifft insbesondere eine ferroelektrische flüssigkristallzusammensetzung, die eine chirale oder achirale Verbindung mit einer negativen dielektrischen Anisotropie aufweist, und ein Lichtschaltelement, welches die genannte ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung nutzt.
In den letzten Jahren wird die Flüssigkristallanzeige im breiten Maße für Anzeigeelemente verwendet, wobei solche speziellen Merkmale wie geringe Stärke, geringes Gewicht, niedriger Energieverbrauch usw. genutzt werden. Die meisten dieser Anzeigeelemente aber nutzen den TN-Anzeigemodus, bei welchem Flüssigkristallmaterialien mit einer nematischen Phase eingesetzt werden, so daß deren Reaktion für Anwendungsgebiete, die ein hohes Maß an Multiplexing brauchen, immer noch langsam ist; die Notwendigkeit einer Verbesserung ist daher dringend gegeben.
Ein Anzeigemodus, der in jüngster Zeit nach dem gegenwärtigen Stand aufgezeigt wurde, ist ein Anzeigemodus, der ein Lichtschaltphänomen nutzt, wie es von N.A. Clark und S.T. Lagerwall vorgeschlagen wurde (Applied Physics Letters, Bd. 36, S. 899 (1980)). Uber das Vorhandensein von ferroelektrischen Flüssigkristallen wurde 1975 zum ersten Mal von R.B. Meyer u. a. berichtet (J. de Phys., Bd. 36, S. 69 (1975)), und nach der Klassifikation der Flüssigkristalle gehören die Flüssigkristalie zur chiralen smektischen C-Phase, chiralen smektischen I-Phase, chiralen smektischen F-Phase, chiralen smektischen G-Phase, chiralen smektischen J- Phase und chiralen smektischen K-Phase (nachstehend abgekürzt als SC*- Phase, SI*-Phase, SF*-Phase, SG*-Phase, SH*-Phase, SJ*-Phase bzw. SK*- Phase).
Wenn die Lichtschaltwirkung von ferroelektrischen Flüssigkristallen für Anzeigeelemente genutzt wird, wird die Überlegenheit gegenüber dem TN- Anzeigemodus durch zwei besondere Merkmale sichtbar. Das erste besondere Merkmal besteht darin, daß die Anzeigeelemente mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ansprechen, die Ansprechzeit beträgt 1/100 oder weniger der Zeit von Elementen im TN-Anzeigemodus. Das zweite besondere Merkmale beruht auf deren Speicherwirkung, so daß eine Multiplex-Steuerung, gekoppelt mit den oben genannten schnellen Ansprecheigenschaften, leicht ist.
Damit Anzeigeelemente, die mit ferroelektrischen Flüssigkristallen arbeiten, Speichereigenschaften aufweisen, können zwei Methoden in Betracht gezogen werden. Die eine der Methoden wurde von N.A. Clark u. a. vorgeschlagen, wobei die Helix durch Verringerung der Zellstärke (d) bis auf eine Stärke, die unter der Helixsteigung (p) (d< p) liegt, aufgedreht wird, wodurch die Speichereigenschaften sichtbar werden (siehe Appl. Phys. Lett., Bd. 36, S. 899 (1980)). Die andere Methode wurde von Le Piesant entdeckt, in diesem fall wird das Auftreten der Speichereigenschaften durch Nutzung einer AC-Stabilisierungswirkung (Wechselstrom- Stabilisirungswirkung) ausgelöst (Paris Liquid Cristal Conference, S. 297, 1984).
Die meisten der gegenwärtig eingesetzten ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien haben eine kurze Helixsteigung; um daher das Auftreten der Speichereigenschaften durch die von N.A. Clark u. a. vorgeschlagene Verdünnung zu bewirken, muß die Zellstärke bei etwa 1 bis 3 um gehalten werden, berücksichtigt man jedoch die gegenwärtigen Methoden der Zellpräparation, dann ergeben sich Schwierigkeiten daraus, daß dies ungünstig der Kosten und des Ertrags ist. Dagegen ist die von Le Piesant entdeckte Methode, bei der das Auftreten der Speichereigenschaften unter Nutzung der AC-Stabilisierungswirkung ausgelöst wird, nur bei ferroelektrischen Flüssigkristallmaterialien mit einer negativen dielektrischen Anisotropie (AE) wirksam, es ist aber möglich, das Auftreten der Speichereigenschaften selbst in einer dicken Zelle von 5 bis 7 um auszulösen; folglich ist es möglich, die gegenwärtige Zellpräparationsmethode anzuwenden, so daß die Methode sehr praktisch ist.
Die AC-Stabilisierungwirkung ist auf einen Modus gerichtet, bei dem im Fall eines ferroelektrischen Flüssigkristalls in niedriger Frequenz die Spantanpolarisation (Ps) auf das eingeprägte elektrische Feld anspricht, während im Fall einer hohen Frequenz die Spontanpolarisation nicht folgen kann und in deren Ergebnis eine paraelektrische Anisotropie wirksam wird, und wenn der Wert der dielektrischen Anisotropie negativ ist (ΔE< 0), wird das Flüssigkristallmolekül zurückgestoßen und befindet sich im Verhältnis zum Substrat im Parallelzustand; folglich treten die Speichereigenschaften selbst in einer dicken Zelle auf. Der erste Bericht, in dem eine Matrixanzeige vorgestellt wird, welche praktisch diese AC-Stabilisierungwirkung nutzt, ist der Bericht von Jeary aus dem Jahre 1985 (SID '85, Digest, S. 128 (1985)), aber seither gab es nahezu keine Veröffentlichung zu diesem Thema. Der Hauptgrund dafür besteht darin, daß es nur wenige ferroelektrische Flüssigkristallmaterialien mit einer negativen dielektrischen Anisotropie gibt. Außerdem ist nach dem Bericht von Jeary für die Auslösung des Auftretens der AC-Stabilsierungswirkung eine Spannung von etwa 40 V notwendig, berücksichtigt man jedoch den Steuerspannungsbereich von herkömmlichen integrierten Schaltkreisen, dann wäre es vorteilhaft, wenn die AC-Stabilisierungswirkung bei einer weit niedrigeren Spannung (25 V oder weniger) auftreten würde. Die AC- Stabilisierungwirkung tritt bei einer niedrigeren Spannung auf, wenn die dielektrische Anisotropie einen größeren negativen Wert hat; folglich wäre ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit einem hohen dielektrischen Anisotropiewert sehr wünschenswert. Außerdem liegt die Ansprechzeit des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials, von dem Jeary u. a. berichteten, bei einigen Millisekunden, d. h., es ist nach praktischen Gesichtspunkten noch zu langsam; folglich ist die Entwicklung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls mit einem negativen Wert der dielektrischen Anisotropie und gleichzeitig hohen Ansprecheigenschaften wünschenswert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung mit einem hohen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie, einer AC-Stabilisierungwirkung (Wechselstrom-Stabilisierungswirkung) bei niedriger Spannung und schnellen Reaktionseigenschaften.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Lichtschaltelementes, das die oben genannte Flüssigkristallzusammensetzung nutzt.
Um das genannte Problem zu lösen, haben die Erfinder umfangreiche Forschungen an ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzungen durchgeführt, und in deren Ergebnis haben sie festgestellt, daß bei der Kombination der folgenden Flüssigkristallverbindungen eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung mit einem großen negativen Wert der dielektrischen Ansiotropie und auch mit schnellen Ansprecheigenschaften erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung besteht in einer ferroelektrischen Flussigkristallzusammensetzung mit wenigstens den drei Komponenten A, B und C, die jeweils in einer Menge zwischen 5 und 50 Gew.-% auf der Grundlage des Gewichts der Zusammensetzung vorhanden sind, wobei die Zusammensetzung einen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie aufweist und
Komponente A eine Verbindung ist mit der Formel:
(in welcher R&sup5; und R&sup6; jeweils ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe sind, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen; X&sub4; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist, P und Q jeweils gleich 0 oder 1 sind und die Summe von P und Q gleich 0 oder 1 ist);
Komponente B eine Verbindung ist mit der Formel:
(in welcher R&sup7; und R&sup8; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkoxygruppe sind, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, und X&sub5; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist) und
Komponente C eine Verbindung ist, die ausgewählt wird aus Verbindungen mit den Formeln:
(in welcher R&sup9; und R¹&sup0; jeweils ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe sind, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, und wenigstens eine der Verbindungen R&sup9; und R¹&sup0; optische Aktivität aufweist; eines der Symbole L oder M eine Einfachbindung darstellt und das andere eine Gruppe - -O- oder -O - ist, und Y ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder eine Cyangruppe ist),
[in welcher R¹¹ ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist; R¹² eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe
(in welcher R eine C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylgruppe ist und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom angibt) ist], oder
(in welcher R¹³ ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist; R¹&sup4; eine lineare oder verzweigte C&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkylgruppe ist; E und F jeweils eine Gruppe -OCH&sub2;- oder -CH&sub2;O- sind, wobei eines der Symbole E oder F eine Einfachbindung darstellt, und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom darstellt).
Die Erfindung sieht auch ein Lichschaltelement unter Verwendung der oben genannten Flüssigkristallzusammensetzung vor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das eine eingeprägte Spannungswelle in der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das eine optische Reaktion für den Fall zeigt, daß die in Fig. 1 gezeigte Spannungswelle durch eine Wechselstromwelle von 25 kHz überlagert wird.
Die Verbindung, welche durch die Formel (A2) in der vorstehenden ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung dargestellt wird, ist vorzugsweise eine Verbindung, die ausgedrückt wird durch die Formel
worin R¹&sup5; und R¹&sup6; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen und X&sub6; ein Wasserstoff- oder Halogenatom darstellt, oder
eine Verbindung, die ausgedrückt wird durch die Formel
worin R¹&sup7; und R¹&sup8; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen und X&sub7; ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom darstellt.
Die Verbindung mit der Formel (A2), die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat einen Pyridazinring und ein großes Dipolmoment in der Richtung der kleineren Achse des Moleküls; folglich hat die Verbindung das besondere Merkmal eines großen negativen Wertes der dielektrischen Anisotropie. Die dielektrischen Anisotropiewerte der dazugehörigen Hauptverbindungen wurden im Bereich von etwa -8 bis -2 gemessen.
Die Verbindungen, die durch die Formel (A2) dargestellt werden, werden in den folgenden Veröffentlichungen offengelegt:
Zashke, H., Hyna, C., Schubert, H., Z. Chem. 17, 333 (1977); Schubert, H., Koch, R., Weinbrecher, Ch., Z. Chem. 6, 467 (1966); Weygand, C., Lanzendorf, W., J. prakt. Chem., 151, 221 (1938); japanische Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. Sho 60-226861/1985, Sho 63-68571/1988 und Sho 63-72680/1988, alle vom gegenwärtigen Anmelder eingereicht.
Repräsentative Verbindungen, die durch die Formel (A2) ausgedrückt werden, werden unten in den Tabellen 1-5 dargestellt. Außerdem können bei der vorliegenden Erfindung selbst Verbindungen ohne smektische C-Phase verwendet werden, soweit die Verbindungen in einer Menge eingesetzt werden, die keinen feststellbaren Einfluß auf die Phasenübergangspunkte der Zusammensetzung hat. TABELLE 1 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) (Anmerkung) C, SG, SC, SA und I stehen für Kristall, smektische G-Phase, smektische C-Phase, smektische A-Phase bzw. isotrope Flüssigkeit TABELLE 2 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) R²² (optische aktive Gruppe) 2-Methylbutyl 2-Methylhexyloxy 2-Methyldecanoxy 2-Methylbutyloxy 1-Methylheptyloxy 1-Methylbutyloxy 1-Ethylheptyloxy 1-Methylnonyloxy 1-Methyloctyloxy TABELLE 3 Phasenübergangspunkt (ºC) TABELLE 4 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 1-Methylheptyloxy* 5-Methylheptyloxy* 6-Methyloctyloxy* 8-Methyldecanoxy (Anmerkung) N, * und S&sub2; stellen die nematische Phase, optisch aktive Gruppe bzw. nichtidentifizierte smektische Phase dar. TABELLE 5 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 2-Methylbutyloxy* 1-Methylheptyloxy* 4-Methylhexyloxy*
Die hauptsächlichen Verbindungen mit der Formel (B) werden in den folgenden Tabellen 6-8 gezeigt. TABELLE 6 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) TABELLE 7 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) TABELLE 7 (fortgesetzt) In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) (Anmerkung) S&sub3; : nichtidentifizierte smektische Phase TABELLE 8 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 3-Methylpentyl* 4-Methylhexyl* (±)4-Methylhexyl* 5-Methylheptyl* 6-Methyloctyl* 7-Methylnonyl* 3-Methyldecan* (Anmerkung) *: optisch aktive Gruppe, (±): racemische Form
Die hauptsächlichen Verbindungen mit der Formel (C-1) werden unten in den folgenden Tabellen 9-12 veranschaulicht. TABELLE 9 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 1-Methylheptyloxy* 1-Methylbutyl* 2-Methylbutyloxy* 6-Methyloctyloxy* 8-Methyldecanoxy* (Anmerkung) SB, * und (±) stellen die smektische B-Phase, optisch aktive Gruppe bzw. racemische Form dar. TABELLE 10 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 1-Methylheptyloxy* 2-Methylbutyloxy* 8-Methyldecanoxy* 2-Methylbutyl* TABELLE 11 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 4-Methylhexyl* 2-Methylbutyloxy* 1-Methylheptyloxy* 5-Methylheptyloxy* 6-Methyloctyloxy TABELLE 12 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) 1-Methylheptyloxy* 6-Methyloctyl* (Anmerkung) SH und * stellen die smektische H-Phase bzw. eine optisch aktive Gruppe dar.
Die hauptsächlichen Verbindungen mit der Formel (C-2) werden in der folgenden Tabelle 13 exemplarisch dargestellt. TABELLE 13 In der obigen Formel Schmelzpunkt (ºC) 2-Methylpropyl 4-Methylhexyl* 1-Methylpropyl*
Die hauptsächlichen Verbindungen mit der Formel (C-3) werden in der folgenden Tabelle 14 exemplarisch dargestellt. TABELLE 14 In der obigen Formel Phasenübergangspunkt (ºC) Einfachbindung (Anmerkung) S&sub3;* und S&sub4;* stellen beide eine nichtidentifizierte smektische Phase dar.
Wie oben beschrieben wurde, besteht die vorliegende Erfindung darin, daß eine Verbindung der Formel (A-2) mit einer negativen dielektrischen Anisotropie in einer ferroelektrischen Flüssigkristallverbindung oder einer ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung enthalten ist, und daß bei der Kombination einer Verbindung mit der Formel (A-2) als der Komponente A, einer Verbindung mit der Formel (B) als der Komponente B und einer Verbindung mit der Formel (C-1), (C-2) oder (C-3) als der Komponente C eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung mit einer negativen dielektrischen Anisotropie und schnellen Ansprecheigenschaften erreicht wird.
Da die Komponente A einen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie hat, der etwa -8 bis -2 beträgt, bewirkt die Verbindung, wie das oben beschrieben wurde, das Auftreten eines negativen Wertes der dielektrischen Anisotropie in der resultierenden Flüssigkristallzusammensetzung, die das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, wird das Auftreten der AC-Stabilisierungswirkung selbst bei niedrigen Spannungen ausgelöst, was eine wichtige Rolle bei der Erzeugung guter Speichereigenschaften spielt. Die Komponente A hat einen hohen Schmelzpunkt, wenn sie daher in einer zu starken Konzentration eingesetzt wird, erhöht sich der Schmelzpunkt der resultierenden ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung, was zur Folge hat, daß der Temperaturbereich der smektischen C*- Phase schmal wird. Um also eine smektische C*-Phase in einem breiten Temperaturbereich, einschließlich Raumtemperatur, zu erzielen, wird die Konzentration der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Komponente A vorzugsweise bei 50 Gew.-% oder weniger auf der Grundlage des Gewichts der Zusammensetzung gehalten. Die pyrimidinringhaltige Verbindung der Formel (B) als die Komponente B ist eine Verbindung mit einer sehr geringen Viskosität, so daß sie eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Ansprecheigenschaften spielt, aber die meisten der Verbindungen mit der Formel (B) haben einen dielektrischen Anisotropiewert von etwa 0 bis 5, wenn sie also in einer hohen Konzentration eingesetzt werden, besteht die Gefahr, daß der dielektrische Anisotropiewert positiv wird, d. h., das ist nicht wünschenswert. Berücksichtigt man also das Einsatzziel der Komponente B, soll die Konzentration der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Komponente B vorzugsweise 50 Gew.-% oder weniger auf der Grundlage des Gewichts der Zusammensetzung betragen.
Die Verbindung mit der Formel (C-1) als die Komponente C wird in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. Sho 61-43/1986, Sho 61- 210056/1986 und Sho 63-48254/1988, in der japanischen Patentanmeldung, Nr. Sho 62-053778/1987 und Sho 62-067097/1987 usw., alle vom gegenwärtigen Anmelder eingereicht, offengelegt; außerdem wird die Verbindung mit der Formel (C-2) in der japanischen Patentanmeldung, Nr. Sho 61-133269/1986 und Sho 62-49796/1987, alle vom gegenwärtigen Anmelder eingereicht, offengelegt, und weiter wird die Verbindung mit der Formel (C-3) in der japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 60-149548/1985 des gegenwärtigen Anmelders offengelegt. Diese Verbindungen sind ferroelektrische Flüssigkristallverbindungen mit überlegenen Schnellansprecheigenschaften.
Es wurden die entsprechenden Proportionen der Komponenten A, B und C zur Erzielung von Flüssigkristallzusammensetzungen mit den angestrebten überlegenen besonderen Merkmalen durch Nutzung der besonderen Merkmale dieser Komponenten untersucht. Im Ergebnis dieser Untersuchungen wurde, wie das oben beschrieben wurde, festgestellt, daß die Proportionen der Komponente A, der Komponente B und der Komponente C vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, 5 bis 50 Gew.-% bzw. 5 bis 50 Gew.-%, jeweils auf der Grundlage des Gewichts der Zusammensetzung, betragen sollen.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter anhand von experimentellen Beispielen und Beispielen beschrieben, sie ist aber in keiner Weise auf diese beschränkt. Bei diesen Beispielen wurde der Wert der Spontanpolarisation (Ps) nach der Sawyer-Tower-Methode bestimmt, die Helixsteigung (p) wurde bestimmt unter Verwendung einer Zelle von etwa 200 um Stärke, die einer homogenen Ausrichtung unterzogen wurde, und durch direkte Messung der Dechiralisationslinie, die der Helixsteigung entspricht, unter einem Polarisationsmikroskop. Der Neigungswinkel (θ) wurde durch Einprägen eines elektrischen Feldes, das ausreichend höher als das kritische ist, auf eine der homogenen Ausrichtung unterzogenen Zelle zur Auslöschung der Helixstruktur bestimmt, durch Inversion der Polarität und Messung des Verschiebungswinkels (der 2θ entspricht) an der Löschungsstelle unter einem mit Raster versehenen Nicolschen Prisma.
Die Ansprechzeit wurde durch Einfüllen der entsprechenden Zusammensetzung in eine Zelle, die der Ausrichtungsbehandlung unterzogen wurde und einen Abstand von 2 um zwischen den Elektroden hat, Anlegen einer Rechteckwelle von ±5 V/um, 100 Hz, und Messen der Änderung der Intensität des zu diesem Zeitpunkt durchgelassenen Lichtes bestimmt.
Der Wert der dielektrischen Anisotropie wurde unter Verwendung einer Zelle, die einer Parallelausrichtungbehandlung und einer Vertikalausrichtungsbehandlung unterzogen wurde, durch Messen der Dielektrizitätskonstante des Volumens der leeren Zelle und des Volumens der Zelle mit eingefülltem Flüssigkristall bei 1 kHz und Berechnen des Wertes der dielektrischen Anisotropie bestimmt.

BEISPIEL 1

Eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung (Mischung 1) aus den oben genannten drei Komponenten A, B und C, wie sie nachstehend gezeigt wird, wurde hergestellt: Komponente A Komponente B Komponente C
Diese ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung (Mischung 1) wies eine SC*-Phase innerhalb eines Bereichs von Raumtemperatur bis zu 59,0º C, eine Ansprechzeit bei 25º C von 250 us, einen Neigungswinkel von 22,2º, eine Ps von 14,2 nC cm&supmin;² und einen dielektrischen Anisotropiewert von -2,7 auf.
Diese Zusammensetzung (Mischung 1) wurde zwischen zwei Substrate gefüllt, die jeweils eine transparente Elektrode hatten, deren Oberfläche einer Polierbehandlung unterzogen worden war, dabei wurde ein elektrooptisches Element, das aufgrund seines Aufbaus eine Zellstärke von 5 um hatte, zwischen zwei kreuzweise zueinander angeordneten Polarisationsfiltern eingebracht, es wurde eine Impulswelle (Impulsbreite 1 ms ±25 V) eingeprägt, wie das in der Fig. 1 gezeigt wird, mit der Impulswelle eine Wechselstromwelle von 20 kHz, ±25 V, überlagert und die Veränderung im Pegel des durchgelassenen Lichtes beobachtet. Wie das Ergebnis in der Fig. 2 zeigt, wurden gute Speichereigenschaften erzielt.
Wird eine Verbindung mit einer negativen dielektrischen Anisotropie als eine Komponente der vorliegenden Erfindung zugesetzt, hat die resultierende ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung, wie das oben beschrieben wurde, einen großen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie, so daß die AC-Stabilisierungswirkung merklich sichtbar wird, gute Speichereigenschaften erzielt werden und auch die Ansprechzeit (etwa ¼) gegenüber der im Bericht von Jeary aufgezeigten sehr kurz ist, außerdem eine niedrige Wechselstromspannung (etwa ½); es wurde also festgestellt, daß die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung für die praktische Verwendung sehr geeignet ist.

BEISPIELE 2 BIS 7

Tabelle 15 zeigt die Eigenschaften von ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzungen (Mischung 2 bis Mischung 7), und Tabelle 16 zeigt deren besonderen Merkmale. TABELLE 15 Die in den Tabellen gegebenen Proportionen beziehen sich auf Gew.-% Komponente Formel Verbindung Name der Verbindungzusammensetzung TABELLE 15 (fortgesetzt) Komponente Formel Verbindung Name der Zusammensetzung (Mix.2 7) TABELLE 15 (fortgesetzt) Komponente Formel Verbindung Name der Zusammensetzung (Mix.2 7) TABELLE 15 (fortgesetzt) Komponente Verbindung Name der Zusammensetzung (Mix 2 7) Andere Komponente als (A), (B) und (C) TABELLE 16 Name der Zusammensetzung (Mischung 2-7) Besondere Merkmale Temperaturberreich der SC* Phase (ºC) Wert der Spontanpolarisation (nC/cm²) (25ºC) Neigungswinkel (º) (25ºC) Wert der dielektrischen Anisotropie (25ºC) Raumtemp.
In den Tabellen 15 gilt folgende Phasenübergangsordnung der Zusammensetzung (Mischung 5):
C -> SC* -> SA -> N* -> I,
während die anderen Zusammensetzungen folgende Phasenübergangsordnungen haben:
C -> SC* -> SA -> I
Außerdem enthalten die Zusammensetzungen der Mischungen 5, 6 und 7 der Tabellen 15 neben den Komponenten A, B und C Zusammensetzungen mit einer anderen achiralen Verbindung oder chiralen Flüssigkristallverbindung, um den Temperaturbereich der SC*-Phase zu erweitern, die Helixsteigung der SC*-Phase zu verlängern und aus ähnlichen Gründen; die besonderen Merkmale der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, welche diese Verbindungen enthält, werden dadurch aber nicht beeinträchtigt; es ergeben sich daraus also keinerlei Probleme.
Die ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung von Mischung 6 wurde in eine Zelle mit einem Zellspalt von 5 um gefüllt, welche transparente Elektroden hatte, die jeweils durch Beschichten von PVA als dem Mittel zur Ausrichtungsbehandlung, Polieren der resultierenden Oberfläche und Durchführung einer Parallelausrichtungsbehandlung hergestellt worden waren, anschließend wurde die resultierende Flüssigkristallzelle zwischen zwei Polarisatoren gebracht, die im kreuzweisen Nicols-Zustand angeordnet waren, und eine Impulswelle mit einer Impulsbreite von 1 ms, ±25 V, wurde mit einer Wechselstromwelle von 25 kHz, ±20 V, überlagert. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, konnte im Ergebnis dessen eine gute AC-Stabilisierungswirkung beobachtet werden, gut waren auch die Speichereigenschaften, und das Kontrastverhältnis betrug 1:20; man erhielt als ein Flüssigkristallanzeigeelement, das für praktische Zwecke geeignet ist.
Nach der vorliegenden Erfindung werden eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung mit einer negativen dielektrischen Anisotropie, einer guten AC-Stabilisierungswirkung und trotzdem schnellen Ansprecheigenschaften sowie ein Lichtschaltelement unter Anwendung der oben genannten Zusammensetzung geschaffen. Als Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten der ferroelektrischen Flüssigkristallzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden Flüssigkristallschnellverschlüsse, Anzeigen mit einem hohen Maß an Multiplexing usw. genannt.

Claims

1. Ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung, mit wenigstens die drei folgenden Komponenten A, B und C, die jeweils in einer Menge zwischen 5 und 50 Gew.-% auf der Grundlage des Gewichts der Zusammensetzung vorhanden sind, wobei die Zusammensetzung einen negativen Wert der dielektrischen Anisotropie aufweist und

Komponente A eine Verbindung ist mit der Formel:

(in welcher R&sup5; und R&sup6; jeweils ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, sind, X&sub4; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist, P und Q jeweils 0 oder 1 sind und die Summe von P und Q gleich 0 oder 1 ist);

Komponente B eine Verbindung ist mit der Formel:

(in welcher R&sup7; und R&sup8; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, sind, und X&sub5; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist) und

Komponente C eine Verbindung ist, die ausgewählt wird aus den Verbindungen mit den Formeln

(in welcher R&sup9; und R¹&sup0; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkoxygruppe, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, sind und wenigstens eine der Verbindungen R&sup9; und R¹&sup0; optische Aktivität aufweist, eines der Symbole L oder M eine Einfachbindung darstellt und die andere eine Gruppe - -O- oder -O - ist, und Y ein Wasserstoff- oder Halogenatom oder eine Cyangruppe ist),

[in welcher R¹¹ ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, R¹² eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe

(worin R eine C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylgruppe ist und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet) darstellt], oder

(in welcher R¹³ ein lineares oder verzweigtes Alkyl oder eine Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist; R¹&sup4; eine lineare oder verzweigte C&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkylgruppe ist; E und F jeweils eine Gruppe -OCH&sub2;- oder -CH&sub2;O- sind, jedes der Symbole E und F eine Einfachbindung darstellt und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom kennzeichnet).

2. Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung der Formel (A2) eine Verbindung ist mit den Formeln:

(in welcher R¹&sup5; und R¹&sup6; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, sind und X&sub6; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist) oder

(in welcher R¹&sup7; und R¹&sup8; jeweils eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkoxygruppe, jeweils mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, sind und X&sub7; ein Wasserstoff- oder Halogenatom ist).

3. Lichtschaltelement mit einer Flüssigkristallzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2.