DE69012434T2

DE69012434T2 - Carbonsäureester und deren Anwendung in Flüssigkristallzusammensetzungen.

Info

Publication number: DE69012434T2
Application number: DE69012434T
Authority: DE
Inventors: Fujihisa Matsunaga; Shoichi Miyakoshi; Shinichi Nishiyama; Toyoji Shimizu; Toru Yamanaka; Hideo Yamaoka
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2010-04-07
Also published as: US5143644A; CA2013901A1; KR0168836B1; ATE111437T1; EP0401961B1; EP0401961A2; KR900016304A; EP0401961A3; DE69012434D1

Description

Die Erfindung betrifft neue Carbonsäureester-Verbindungen und Flüssigkristall-Verbindungen, Flüssigkristallmassen und Flüssigkristall-Elemente unter Verwendung dieser Verbindungen, das Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristall-Elemente und ihre Verwendung.
Üblicherweise wird eine CRT-Vorrichtung verbreitet angewandt als Display-Vorrichtung für automatische Bürogeräte (OA). In jüngster Zeit werden auf den Gebiet der OA-Geräte mit derartigen Displays kleine und leichte Geräte mit einem größeren und dünneren Display zunehmend gewünscht. Um den jeweiligen Anwendungen und Wünschen zu entsprechen wurden verschiedene neue Display-Vorrichtungen entwickelt, anstelle der üblicherweise angewandten CRT-Vorrichtung. Derartige Display-Vorrichtungen umfassen z.B. Flüssigkristall-Displays, Plasma-Displays, lichtemittierende Dioden-Displays, Elektroluminiszenz-Displays und ECD-Displays.
Von diesen Display-Vorrichtungen ist das Flüssigkristall- Display eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines elektrischen Signals auf einem Bildschirm, indem das elektrische Signal einem Schaltelement zugeführt wird unter Verwendung einer Flüssigkristall-Verbindung, Veränderung des Zustands der Flüssigkristall-Verbindung in dem Schaltelement, entsprechend dem elektrischen Signal, wodurch die Lichtdurchlässigkeit kontrolliert wird. Diese Flüssigkristall-Vorrichtung ist bereits in der praktischen Anwendung nicht nur als Flüssigkristall-Display für OA-Vorrichtungen sondern auch als Display-Vorrichtung für digitale Uhren und tragbare Spielapparate. Sie wird auch angewandt als Display-Vorrichtung für dynamische Abbildungen wie als kleinformatiges Fernsehen.
Die Display-Vorrichtung, bei der eine Flüssigkristall-Verbindung verwendet wird, kann in einer twistnematischen (TN) Art betrieben werden. Diese TN-Art ist ein System bei dem die dielektrische Anisotropie des Moleküls in der nematischen Phase der Flüssigkristall-Verbindung für die Anzeige bzw. das Display verwendet wird und die Display-Vorrichtung angetrieben wird, durch die Energie, die proportional ist dem Quadrat eines von außen angelegten elektrischen Felds (f∞E²).
Da jedoch eine Veränderung der dreidimensionalen Position der Flüssigkristall-Verbindung in dem Element erforderlich ist, um eine auf dem Display erscheinende Abbildung zu verändern, wenn dieses System angewandt wird, treten Probleme bei einer Verlängerung der Antriebszeit auf und somit eine Zunahme der zur Veränderung der Molekularstellung der Flüssigkeitskristall- Verbindung erforderlichen Spannung, nämlich eine Zunahme der verbrauchten elektrischen Kraft. Darüber hinaus wird, da ein solches Schaltelement nicht außerordentlich gut ist in den Schaltschwelleneigenschaften, eine Verlustspannung in dem Maß des nicht gezeigten Teils der Abbildung angewandt, wenn eine Hochgeschwindigkeitsänderung der Molekularstellung für eine Schaltoperation versucht wird, was häufig zu einer deutlichen Verschlechterung im Kontrast der Display-Vorrichtung führt.
Aus den oben erwähnten Gründen ist das nach der üblichen TN- Weise arbeitende Display-System kein vollständig geeignetes Display-System, besonders als Display-Vorrichtung für eine große Bildfläche oder eine Display-Vorrichtung für ein dynamisches Bild, wie ein kleines digitales Fernsehgerät.
Inzwischen wird auch eine Display-Vorrichtung unter Anwendung eine nematischen Supertwist-Verfahrens (STN) angewandt, bei der die Schaltschwelle, die für das TN-Verfahren charakteristisch ist, verbessert wurde. Indem das Merkmal der Schaltschwelle durch Anwendung der STN-Methode verbessert worden ist, wird der Kontrast des Displays verbessert.
Dieses Verfahren unterscheidet sich jedoch nicht von dem TN- Modus in der Ausnutzung der dielektrischen Anisotropie und so tritt eine ähnliche Tendenz wie bei der Display-Vorrichtung unter Anwendung des TN-Modus auf, bei Anwendung für eine Display-Vorrichtung mit einer großen Bildfläche oder der Display-Vorrichtung für ein dynamisches Bild für ein kleines digitales Fernsehbild aufgrund der langen Schaltzeit.
Im Gegensatz dazu haben R. B. Meyer et al. 1975 gefunden, daß eine organische Verbindung, die von ihnen synthetisiert worden ist, ferroelektrische Eigenschaften besitzt. 1980 haben N. A. Clark et al. die Möglichkeit erwähnt, ein Element bei dem die ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung, die oben beschrieben ist, in eine Zelle mit einem schmalen Spalt eingefüllt ist, als optisches Schaltelement, d.h. eine Display- Vorrichtung verwendet werden kann (japanische Patentanmeldung 56-107216).
Das Schaltelement unter Anwendung der obigen ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung kann angewandt werden als Schaltelement durch bloße Veränderung der Orientierungsrichtung des Moleküls des Flüssigkristall-Produktes im Unterschied zu den Schaltelementen unter Anwendung des TN-Modus oder STN-Modus, so daß die Schaltzeit extrem verkürzt wird. Ferner wird, da der Wert von Ps x E, der angegeben wird durch die spontane Polarisation (Ps) und die elektrische Feldstärke (E) der ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung, eine effektive Energiestärke zur Anderung der Orientierungsrichtung des Moleküls in der Flüssigkristall-Verbindung ist, die verbrauchte elektrische Kraft außerordentlich verringert. Diese ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung ist ausgezeichnet bezüglich der Eigenschaft der Schaltschwelle und wird besonders vorteilhaft angewandt für Display-Vorrichtungen für dynamische Bilder, da sie zwei stabile Zustände bzw. Bistabilität besitzt, abhängig von der Richtung des angelegten elektrischen Feldes.
Wenn sie in einem optischen Schaltelement angewandt wird, muß die ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung verschiedene Eigenschaften besitzen, wie einen Arbeitstemperaturbereich in der Gegend oder unter der üblichen Temperatur. Eine breite Arbeitstemperatur, eine hohe (schnelle) Schaltgeschwindigkeit und eine Spannung bei der Schaltschwelle innerhalb eines angemessenen Bereiches. Insbesondere ist der Arbeitstemperaturbereich ein wichtiger Faktor für die praktische Anwendung von ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen.
Bekannte ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen besitzen jedoch hohe Arbeitstemperaturen und die Breite der Arbeitstemperatur und andere Eigenschaften sind nicht ausreichend, selbst wenn es sich um ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen handelt, die etwa bei Raumtemperatur arbeiten, wie es z.B. beschrieben ist in einer Veröffentlichung von R. B. Meyer et al. [J. de Phys., Bd. 36, S. L-69, 1975]; von Masaaki Taguchi und Takamasa Harada [the Preliminary Manuscripts for the 11th Liquid Crystal Discussion, S. 168, 1985], und so konnten bisher noch keine praktisch befriedigenden ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen erhalten werden.
Es sind ferner verschiedene Flüssigkristall-Verbindungen bekannt. In den japanischen Offenlegungsschriften 62-10045, 62-135449 und 63-233932 sind Carbonsäureester-Verbindungen mit einer ähnlichen Molekülstruktur wie die erfindungsgemäßen Verbindungen angegeben und es werden auch solche Verbindungen diskutiert, die Flüssigkristall-Eigenschaften besitzen. Die in den obigen Veröffentlichungen angegebenen Verbindungen sind jedoch Verbindungen, die ein asymmetrisches Kohlenstoffatom enthalten, das an eine Methyl-Gruppe gebunden ist. Diese Verbindungen sollten von den erfindungsgemäßen Verbindungen unterschieden werden. Außerdem besitzen diese Verbindungen, wenn sie als Flüssigkristallmasse angewandt werden, Nachteile, da sie einen schwachen Kontrast erzeugen. Wenn z.B. eine Flüssigkristall-Verbindung der Formel (C), bei der ein asymmetrisches Kohlenstoffatom und eine Methyl-Gruppe anstelle einer Ethyl-Gruppe gebunden sind, in einem Flüssigkristall-Element angewandt wird, wird leicht ein geringer Kontrast erhalten. Darüber hinaus ist eine Flüssigkristall-Verbindung mit einer Propyl- oder höheren Alkyl-Gruppe anstelle der Ethyl-Gruppe nicht nur schwierig herzustellen, sondern, wenn sie als Flüssigkristall-Element angewandt wird, wird ein asymmetrisches Kohlenstoffatom sehr starr und es tritt leicht eine Verringerung der Flüssigkristall-Eigenschaften auf.
Ferner ist eine Carbonsäureester-Verbindung, umfassend die Bindung eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms an eine Trifluormethyl-Gruppe in der japanischen Offenlegungsschrift 1-139551 angegeben. Diese Verbindung besitzt jedoch eine unterschiedliche Hauptkette des Moleküls gegenüber der Erfindung.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine neue Carbonsäureester- Verbindung zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine Flüssigkristall- Verbindung und eine Flüssigkristallmasse zu entwickeln, die in der Lage ist, eine Display-Vorrichtung zu ergeben mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie einem Arbeitstemperaturbereich um Raumtemperatur oder darunter, einem breitem Arbeitstemperaturbereich, einer hohen Schaltgeschwindigkeit, einem Spannungswert für die Schaltschwelle innerhalb eines geeigneten Bereichs und eine Arbeitsfähigkeit mit außerordentlich geringer elektrischer Strommenge.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Flüssigkristall- Element zu entwickeln mit den Eigenschaften der oben erwähnten Verbindung oder Masse und das besonders ausgezeichnet ist in der Orientierungseigenschaft des Flüssigkristall-Materials und einem starken Kontrast, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und die Verwendung des Flüssigkristall-Elements.
Die Carbonsäureester-Verbindung der vorliegenden Erfindung wird angegeben durch die Formel [A];
in der R C&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, C&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkoxy oder C&sub6;-C&sub1;&sub8;-Halogenalkyl bedeutet, X -CF&sub3; oder -CH&sub2;-CH&sub3; bedeutet, in eine ganze Zahl von 1 - 10 ist, wenn X -CF&sub3; ist und eine ganz Zahl von 2 - 10, wenn X -CH&sub2;-CH&sub3; ist und C* ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Verbindungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie durch die obige Formel [A] angegeben werden.
Die durch die Formel [A] angegebene Carbonsäureester-Verbindung kann als ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung angewandt werden, da sie optische Aktivität besitzt.
Die Verwendung derartiger Carbonsäureester-Verbindungen als Flüssigkristall-Verbindungen ermöglicht es, verschiedene Vorrichtungen zu erhalten mit ausgezeichneten Eigenschaften wie einem Arbeitstemperaturbereich um Raumtemperatur oder darunter, einer hohen Schaltgeschwindigkeit, einem außerordentlich geringen Energieverbrauch und einem stabilen Kontrast.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallmasse umfaßt mindestens eine Carbonsäureester-Verbindung angegeben durch die Formel [A].
Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Element umfaßt eine Zelle, bestehend aus zwei Substraten und einem Spalt zwischen den beiden Substraten und ein Flüssigkristall-Material, das in den Spalt der Zelle eingefüllt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristall-Material eine Flüssigkristallmasse, umfassend mindestens einen Carbonsäureester-Verbindung der Formel [A], ist. Dieses Flüssigkristall-Element kann mit einer die Orientierung kontrollierenden Schicht auf der Oberfläche mindestens eines Substrats versehen sein, das dem Flüssigkristall-Material gegenüberliegt (an dieses angrenzt). Wahlweise können zwei die Orientierung kontrollierende Schichten vorgesehen sein, eine auf jedem Substrat, so daß die Richtungen der Orientierungsbehandlung der die Orientierung kontrollierenden Schichten im wesentlichen parallel zueinander liegen und die Richtungen derselben einander entgegengesetzt sind. In anderen Worten können zwei die Orientierung kontrollierende Schichten auf den Oberflächen der Substrate in Kontakt mit dem Flüssigkristall-Material vorgesehen sein, so daß die Orientierungsrichtung des Flüssigkristall-Verbindungsmoleküls, das durch die steuernde Kraft einer die Orientierung kontrollierenden Schicht nahezu parallel zur Richtung der regulierenden Kraft der anderen die Orientierung kontrollierenden Schicht liegt, und die Richtungen der Orientierung im wesentlichen entgegengesetzt oder gleich sind.
Das Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristall-Elements nach der Erfindung, bei dem ein Flüssigkristall-Element umfassend eine Zelle, bestehend aus zwei Substraten und einem Spalt, der durch die beiden Substrate gebildet wird, und einem Flüssigkristall-Material, das in den Spalt der Zelle eingefüllt ist, umfaßt die Verwendung einer Zelle mit einer die Orientierung kontrollierenden Schicht auf der an das Flüssigkristall-Material angrenzenden Oberfläche mindestens eines der Substrate, Füllen des Spaltes der Zelle mit einem Flüssigkristall-Material, umfassend eine Verbindung, angegeben durch die Formel [A], und Kühlen der Zelle, von der Temperatur, bei der das Flüssigkristall-Material eine isotrope Phase zeigt oder darüber, auf die Temperatur, bei der es Flüssigkristalleigenschaften zeigt oder darunter.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristall- Elements nach der Erfindung wird vorzugsweise eine Zelle mit zwei die Orientierung kontrollierenden Schichten auf der jeweiligen Oberfläche der Substrate mit dem Flüssigkristall- Material so in Kontakt gebracht, daß die Richtungen der Orientierungsbehandlung der die Orientierung kontrollierenden Schichten nahezu parallel zueinander liegen und die Richtungen entgegengesetzt oder gleich sind. Nach dem Füllen des Spalts der Zelle mit dem Flüssigkristall-Material, umfassend die Verbindung, angegeben durch die Formel [A], wird die Zelle vorzugsweise von der Temperatur, bei der das Flüssigkristall- Material eine isotrope Phase zeigt oder darüber, auf die Temperatur abgekühlt, bei der es Flüssigkristalleigenschaften zeigt oder darunter, wobei die Temperaturabsenkungsgeschwindigkeit nicht mehr als 2ºC/min beträgt.
Eine Flüssigkristall-Display-Vorrichtung oder eine elektrooptische Display-Vorrichtung nach der Erfindung, sind gekennzeichnet durch Verwendung der oben angegebenen Flüssigkristall-Elemente.
Die Flüssigkristall-Verbindungen, Flüssigkristallmassen und Flüssigkristall-Elemente nach der Erfindung sind besonders hervorragend bezüglich der Orientierungseigenschaft des Flüssigkristall-Material-Moleküls und ebenso ausgezeichnet, bezüglich der Flüssigkristall-Materialeigenschaften, wie einem hohen Kontrast, einem Arbeitstemperaturbereich um Raumtemperatur oder darunter, einem breitem Arbeitstemperaturbereich, einer hohen Schaltgeschwindigkeit und geringer verbrauchter elektrischer Energie.
Wenn das Flüssigkristall-Element nach der Erfindung nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird, ist die Orientierungseigenschaft des Flüssigkristall-Materials besonders verbessert und (ergibt) so ein Flüssigkeitselement, das ausgezeichnet ist bezüglich der Flüssigkristalleigenschaften wie einem hohen Kontrastverhältnis, einem Arbeitstemperaturbereich um Raumtemperatur oder darunter und geringer verbrauchter elektrischer Kraft.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein NMR-Spektrum einer Carbonsäureester-Verbindung (VIII) nach der Erfindung, bei dem der an das asymmetrische Kohlenstoffatom gebundene Substituent die Trifluormethyl-Gruppe (-CF&sub3;) ist.
Fig. 2 zeigt ein NMR-Spektrum einer Carbonsäureester- Verbindung (VIII') nach der Erfindung, bei dem der Substituent die Ethyl-Gruppe (X=-CH&sub2;-CH&sub3;) ist.
Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch ein Flüssigkristall-Element nach der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Carbonsäureester-Verbindungen, Flüssigkristall-Verbindungen, Flüssigkristallmassen, Flüssigkristall-Elemente und das Verfahren zur Herstellung der Elemente und andere Anwendungen nach der Erfindung werden speziell erläutert.
Die Carbonsäureester-Verbindungen nach der Erfindung werden angegeben durch die Formel [A]
wobei R eine Alkyl-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxy-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen oder eine Halogenalkyl-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen bedeutet, X -CF&sub3; oder -CH&sub2;-CH&sub3; bedeutet, in eine ganze Zahl von 1 - 10 ist, wenn X -CF&sub3; ist und eine ganze Zahl von 2 - 10, wenn X -CH&sub2;-CH&sub3; ist, und C* ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.
Wenn R in der obigen Formel [A] eine Alkyl-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen ist, können beliebige Alkyl-Gruppen mit geradkettiger Struktur, verzweigtkettiger Struktur und alicyclische Formen angewandt werden, aber ein Carbonsäureester, bei dem R eine Alkyl-Gruppe mit geradkettiger Struktur ist, zeigt ausgezeichnete Flüssigkristall-Eigenschaft und das Molekül besitzt eine gerade, gestreckte, steife Struktur. Spezielle Beispiele für die geradkettigen Alkyl-Gruppen umfassen n-Hexyl-, n-Heptyl-, n-Octyl-, n-Decyl-, n-Dodecyl-, n-Tetradecyl- und n-Cctadecyl-Gruppen.
Wenn R eine Halogenalkyl-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen ist, umfassen Beispiele eine Gruppe, bei der mindestens ein Teil der Wasserstoffatome in der Alkyl-Gruppe wie oben beschrieben durch ein Halogenatom wie F, Cl, Br oder I ersetzt ist.
Wenn R eine Alkoxy-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen ist, umfassen Beispiele eine Alkoxy-Gruppe mit einer Alkyl-Gruppe wie oben beschrieben. Speziell umfassen die Alkoxy-Gruppen die n-Hexoxy-Gruppe, n-Heptoxy-Gruppe, n-Octyloxy-Gruppe, n- Decyloxy-Gruppe, n-Dodecyloxy-Gruppe, n-Tetradecyloxy-Gruppe und n-Octadecyloxy-Gruppe.
Von den Verbindungen mit R wie oben angegeben, zeigt die Verbindung mit einer n-Alkoxy-Gruppe besonders gute Flüssigkristall-Eigenschaften.
Bei der Formel [A] ist in eine ganze Zahl von 1 - 10 wenn X -CF&sub3; ist. Die Verbindungen, bei denen in 4 - 6 ist, sind geeignet als Flüssigkristall-Verbindungen und besonders die Verbindung mit der folgenden Gruppe, bei der in 5 ist, ist besonders geeignet als Flüssigkristall-Verbindung.
In der Formel [A] ist in eine ganze Zahl von 2 - 10 wenn X -CH&sub2;-CH&sub3; ist. Die Verbindungen, bei denen in 4 - 6 ist, sind geeignet als Flüssigkristall-Verbindungen und besonders die Verbindung der folgenden Gruppe, wobei in 4 ist, ist am geeignetsten als Flüssigkristall-Verbindung.
Bei den Carbonsäureester-Verbindungen nach der Erfindung sind eine Trifluormethyl-Gruppe und eine Alkyl-Gruppe, wobei in 1 - 10 ist, oder eine Ethyl-Gruppe und eine Alkyl-Gruppe, wobei in 2 - 10 ist, an das asymmetrische Kohlenstoffatom C* gebunden.
Das asymmetrische Kohlenstoffatom ist an die Phenylen-Gruppe über eine Esterbindung gebunden.
In der Formel [A] umfassen die Phenylen-Gruppen die o-Phenylen- Gruppe, m-Phenylen-Gruppe und p-Phenylen-Gruppe. Wenn die Carbonsäureester-Verbindung nach der Erfindung besonders als Flüssigkristall-Verbindung angewandt wird, besitzt das Molekül selbst vorzugsweise eine gerade Form, so daß die p-Phenylen- Gruppe die bevorzugte Phenylen-Gruppe ist.
Die Phenylen-Gruppe ist an eine Naphthylen-Gruppe über eine Ethylen-Gruppe gebunden, angegeben durch -CH&sub2;-CH&sub2;-.
Die Naphthylen-Gruppen umfassen 1,4-Naphthylen-, 1,6- Naphthylen-, 1,7-Naphthylen-, 1,8-Naphthylen-, 2,5-Naphthylen-, 2,6-Naphthylen- und 2,7-Naphthylen-Gruppen. Wenn die erfindungsgemäße Carboxylat-Verbindung speziell als Flüssigkristall- Verbindung verwendet wird, besitzt das Molekül selbst vorzugsweise eine gerade Form, so daß die 2,6-Naphthylen-Gruppe als Naphthylen-Gruppe bevorzugt ist.
Diese Naphthylen-Gruppe kann eine Alkyl-Gruppe mit etwa 1 - 3 Kohlenstoffatome enthalten, und die Flüssigkristall-Eigenschaften der Carbonsäureester-Verbindung wird durch einen solchen Substituenten nicht verringert.
Der andere Bindungs-Partner dieser Naphthylen-Gruppe ist das oben erwähnte R.
Als Carbonsäureester-Verbindungen nach der Erfindung, angegeben durch die obige Formel [A], sind die durch die folgenden Formeln [1] - [8] angegebenen Verbindungen speziell erwähnt.
Die erfindungsgemäßen Carbonsäureester-Verbindungen können nach bekannten Synthese-Verfahren hergestellt werden.
Z.B. können die Ester-Verbindungen nach der Erfindung entsprechend dem folgenden Synthese-Weg hergestellt werden.
Eine Alkoxy-naphthalin-carbonsäure wie 6-Decyloxynaphthalin-2- carbonsäure wird mit einem Hydrierungsmittel wie Lithiumaluminium-hydrid behandelt, um eine Hydroxy-Verbindung von Alkoxynaphthalin wie 6-Decyloxy-2-hydroxymethyl-naphthalin (I) zu erhalten.
Diese Hydroxy-Verbindung (I) wird mit einem Oxidationsmittel wie aktiviertem Mangandioxid umgesetzt, um ein Alkoxynaphthalin-aldehyd wie 6-Decyloxynaphthalin-2-aldehyd (II) zu erhalten.
Andererseits wird p-Toluolsäure mit einem Halogenierungsmittel wie N-Halogensuccinimid in Gegenwart eines Reaktionsinitiators wie Benzoyl-peroxid umgesetzt, um ein Halogenid wie 4-(Halogenmethyl)benzoesäure (III) zu erhalten.
Die Veresterungs-Reaktion dieses Halogenids (III) mit einem Alkohol wie Methanol ergibt einen 4-(Halogenmethyl)benzoesäurealkylester (IV). Dieser 4-(Halogenmethyl)benzoesäure-alkylester (IV) wird mit Triphenylphosphin umgesetzt, um ein Halogenid (V) wie (Alkoxycarbonylbenzyl)triphenylphosfonium-halogenid zu erhalten.
Der oben erwähnte Alkoxynaphthalin-aldehyd wie 6-Decyloxynaphthalin-2-aldehyd (II) wird mit Halogenid wie 6-Decyloxynaphthalin-2-aldehyd (II) umgesetzt, der mit einem Halogenid wie (Alkoxycarbonylbenzyl)triphenylphosfonium-halogenid (V) umgesetzt wird, um ein cis/trans-Isomeren-Gemisch (VI) zu erhalten, bei dem die Phenylen-Gruppe an die Naphthylen-Gruppe über die Ethylen-Gruppe gebunden ist, angegeben durch die Formel (VI).
Diese cis/trans-Isomeren-Gemisch (VI) wird mit Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungsmittels wie Palladiuin/Kohle umgesetzt, um die Ethylen-Gruppe, die nahe der Mitte des cis/trans- Isomeren-Gemisches (VI) vorhanden ist, zu hydrieren, unter Bildung einer Verbindung, angegeben durch die Formel (VII).
Die Formel (VII) wird mit einem α-Trifluormethyl-alkohol mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom wie 1-Trifluormethylheptanol-1 umgesetzt, wodurch eine Carbonsäureester-Verbindung (VIII) nach der Erfindung erhalten werden kann.
Die Umsetzung der Verbindung (VII) mit einem α-Trifluormethylalkohol mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom wie 1- Ethylhexanol-1 anstelle von 1-Trifluormethyl-heptanol kann eine Carbonsäureester-Verbindung (VIII') nach der Erfindung ergeben.
Die durch die Formel [A] angegebene Carbonsäureester- Verbindung, die wie oben angegeben erhalten worden ist, kann als Flüssigkristall-Verbindung verwendet werden. Besonders kann die Carbonsäureester-Verbindung mit optischer Aktivität als ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung verwendet werden.
Von diesen Carbonsäureester-Verbindungen sind eine Verbindung, bei der in 4 - 6, vorzugsweise 5 und R eine Alkoxy-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen ist, wenn X in Formel [A] CF&sub3; ist, und eine Verbindung bei der in 2 - 10, vorzugsweise 4 - 6, insbesondere 4 ist, und R eine Alkoxy-Gruppe mit 6 - 18 Kohlenstoffatomen, wenn X in Formel [A] -CH&sub2;-CH&sub3; ist, besonders geeignet. Von diesen Verbindungen zeigen die durch die folgenden Formeln (VIII) und (VIII') angegebenen Verbindungen, bei denen die Phenylen-Gruppe, die p-Phenylen-Gruppe und die Naphthylen- Gruppe die 2,6-Naphthylen-Gruppe ist, besonders ausgezeichnete Flüssigkristall-Eigenschaften.
Die Phasenübergangs-Temperatur der Flüssigkristall-Verbindung (VIII) ist in Tabelle 1 angegeben. In den unten angegebenen Tabellen bedeutet CRY eine kristalline Phase, SmC* eine chirale smektische C-Phase, SmA eine smektische A-Phase und Iso eine isotrope Flüssigkeit. Tabelle 1 Phasenübergang Phasenübergangs-Temperatur
Die Phasenübergangs-Temperatur der Flüssigkristall-Verbindung (VIII') ist in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Phasenübergangs-Temperatur
Viele der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Verbindungen zeigen smektische Phasen um Raumtemperatur oder tiefer als ein Gefrierpunkt wie in Tabellen 1 und 2 gezeigt.
Üblicherweise ist kaum eine Flüssigkristall-Verbindung mit einer smektischen Phase bei einer Temperatur von nicht mehr als 20ºC, wie diese Verbindungen, wenn sie unabhängig angewandt werden, bekannt. Die Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung zeigen nicht nur smektische Phasen bei niedrigen Temperaturen sondern auch die optischen Schaltelemente, die unter Anwendung dieser Flüssigkristall-Verbindungen hergestellt werden, sind ausgezeichnet bezüglich eines schnellen Ansprechens.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Verbindungen können unabhängig angewandt werden, werden aber bevorzugt verwendet durch Vermischen mit anderen Flüssigkristall-Verbindungen. Z.B. können die Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung als Hauptbestandteil einer chiralen smektischen Flüssigkristallmasse oder als geringerer Bestandteil einer Flüssigkristallmasse mit einer anderen Verbindung, die die smektische Phase darstellt, als Hauptbestandteil, verwendet werden zur Bildung einer Flüssigkristallmasse nach der Erfindung.
Eine Flüssigkristall-Verbindung, die ferroelektrische Eigenschaften besitzt wie die erfindungsgemäß angewandte Carbonsäureester-Verbindung, führt nämlich zu einem optischen Schaltphänomen durch Anlegen einer Spannung, wobei dieses Phänomen ausgenutzt werden kann, um eine Display-Vorrichtung mit einer zufriedenstellenden Ansprechzeit zu erhalten [siehe z.B. USSN 110 451, entsprechend der japanischen Patentanmeldung 56-107216 und japanische Offenlegungsschrift 59-118744].
Allgemein sind die ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen, die in der obigen Display-Vorrichtung angewandt werden, Verbindungen, die eine chirale smektische C-Phase, chirale smektische F-Phase, chirale smektische I-Phase und/oder chirale smektische H-Phase aufweisen. Da jedoch das Ansprechen der Display-Vorrichtung unter Verwendung von Flüssigkristall- Verbindungen, die chirale smektische Phasen ohne chirale smektische C-Phase aufweisen, im allgemeinen gering ist, ist es üblich, daß der Antrieb durch die chirale smektische C-Phase mit einem schnellen Ansprechen bevorzugt ausgenutzt wird. Wenn jedoch die Antriebsweise durch die chirale smektische A-Phase, die von den Erfindern der japanischen Patentanmeldung 62-157808 vorgeschlagen wird, erfindungsgemäß ausgenutzt wird, werden die ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen, die nicht nur eine chirale smektische C-Phase sondern auch eine chirale smektische A-Phase aufweisen, erfindungsgemäß verwendet. So besitzen die Flüssigkristallmassen, umfassend die Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung, Eigenschaften von Flüssigkristall-Temperaturbreite und schnellem elektrooptischen Ansprechen.
Die Flüssigkristallmassen nach der Erfindung werden weiter erläutert. Die Flüssigkristallmasse nach der Erfindung umfaßt mindestens eine Carbonsäureester-Verbindung angegeben durch die Formel [A].
Da die Flüssigkristallmasse nach der Erfindung mindestens eine der Carbonsäureester-Verbindungen [A] umfaßt, zeigt sie die Eigenschaften, die die Carbonsäureester-Verbindung [A] besitzt.
Tabelle 3 unten zeigt ein Beispiel, bei dem die Phasenübergangs-Temperatur einer Flüssigkristallmasse herabgesetzt wird durch Anwendung der Carboxylat-Verbindung (VIII) wie oben angegeben. Wie in Tabelle 3 gezeigt, führt die Verwendung von (+) 6-Decyloxy-2-[2-{4-((1-trifluormethyl)-heptyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin (A1) als Carbonsäureester-Verbindung zur Verringerung der Phasenübergangs-Temperatur der Flüssigkristall-Materialien angegeben durch die Formel (B).
Konkret wird die Phasenübergangs-Temperatur von Cry-SmC* von 27ºC auf -30ºC verringert, diejenige von SmC*-SmA von 30ºC auf 15ºC und diejenige von SmA-Iso von 53ºC auf 36ºC. Tabelle 3 Verbindung oder Masse Phasenübergangs-Temperatur
Anmerkung: In der obigen Tabelle bedeutet (A&sub1;)
Tabelle 4 zeigt ein anderes Beispiel, bei dem die Phasenübergangs-Temperatur der Flüssigkristallmasse verringert wird durch Verwendung der oben angegebenen Carboxylat-Verbindungen. Wie in Tabelle 4 angegeben, wird (+) 6-Decyloxy-2-[2-{4-(1-ethylhexyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin (A1) als Carbonsäureester- Verbindung angewandt und die Phasenübergangs-Temperatur des oben unter (B) angegebenen Flüssigkristall-Materials wird durch Verwendung dieser Verbindung verringert. Konkret wird die Phasenübergangs-Temperatur von Cry-SmC* von 27ºC auf -30ºC verringert, diejenige von SmA-Iso von 53ºC auf 32ºC. Tabelle 4 Verbindung oder Masse Phasenübergangs-TemperaturCRY-SmC* SmC*-SmA SmA-Iso
Anmerkung: In der obigen Tabelle bedeutet (A&sub2;)
Wenn eine Flüssigkristallmasse hergestellt wird unter Verwendung der Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung, können diese Flüssigkristall-Verbindungen als Hauptbestandteil und auch als geringerer Bestandteil, wie oben beschrieben, verwendet werden.
Bei der Flüssigkristallmasse, umfassend die Flüssigkristall- Verbindungen nach der Erfindung, kann der Gehalt an Flüssigkristall-Verbindung der Formel [A] günstigerweise bestimmt werden unter Berücksichtigung der Eigenschaften der angewandten Flüssigkristall-Verbindung, der Viskosität der Masse, der Arbeitstemperatur und der vorgesehenen Anwendung. Die Flüssigkristall-Verbindung wird günstigerweise in einer Menge im Bereich von 1 - 99 Gew.-%, vorzugsweise von 5 - 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Flüssigkristall-Materials in der Flüssigkristallmasse verwendet.
Die Flüssigkristallmasse kann eine der Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren davon enthalten.
In derartigen Flüssigkristallmassen sind Beispiele für die Verbindungen mit einer chiralen smektischen C-Phase, die zusammen mit der Flüssigkristall-Verbindung, angegeben durch die Formel [A], vermischt werden, unter anderem (+)-4'-(2"- Methylbutyloxy)phenyl-6-octyloxynaphthalin-2-carboxylat, 4'- Decyloxyphenyl-6-((+)-2"-methylbutyloxy)naphthalin-2- carboxylat,
Beispiele für andere Flüssigkristall-Verbindungen als die oben angegebenen Verbindungen, die die chirale smektische C-Phase aufweisen, die die Flüssigkristallmassen durch Vermischen mit der Carboxylat-Verbindung der Formel [A] bilden, umfassen Flüssigkristall-Verbindungen vom nematischen Typ, typischerweise angegeben durch Schiff'sche Basen-Flüssigkristall- Verbindungen wie
Azoxy-Flüssigkristall-Verbindungen wie
Benzoesäurees ter-Flüssigkristall-Verbindungen wie
Cyclohexyl-carbonsäureester-Flüssigkristall-Verbindungen wie
Biphenyl-Flüssigkristall-Verbindungen wie
Terphenyl-Flüssigkristall-Verbindungen wie
Cyclohexyl-Flüssigkristall-Verbindungen wie
und Pyridin-Flüssigkristall-Verbindungen wie
und ferner Cholesterin-Flüssigkristall-Verbindungen wie Cholesterin-chlorid, Cholesterin-nonanoat und Cholesterin-oleat und bekannte smektische Flüssigkristall-Verbindungen.
Wenn ein Display-Element hergestellt wird unter Verwendung der Flüssigkristall-Verbindungen und Flüssigkristallmassen nach der Erfindung, können z.B. Additive, die allgemein mit Flüssigkristall-Verbindungen vermischt werden können, wie die Leitfähigkeit verbessernde Mittel oder die Lebensdauer verbessernde Mittel zusätzlich zu den oben angegebenen Flüssigkristall- Verbindungen eingemischt werden.
Die Flüssigkristall-Verbindungen und Flüssigkristallmassen nach der Erfindung können in Vorrichtungen angewandt werden, wie einer Farbdisplay-Vorrichtung vom weißen Taylor-Typ, einer Display-Vorrichtung vom cholesterischen nematischen Phasenübertragungstyp und einer Vorrichtung, die eine Bildung von umgekehrten Domänen verhindert, in TN-Typ Zellen.
Die Flüssigkristall-Verbindungen, die die smektische Phase besitzen, von den Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung können in Flüssigkristall-Display-Elementen vom Memory-Typ angewandt werden, wie Display-Elementen vom Thermo- Schreib-Typ und Display-Elementen vom Laser-Schreib-Typ.
Die Flüssigkristall-Verbindungen mit speziellen ferroelektrischen Eigenschaften von den Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung können vorzugsweise angewandt werden in Flüssigkristall-Elementen wie optischen Schaltelementen, piezoelektrischen Elementen und pyroelektrischen Elementen für optische Verschlüsse und Flüssigkristall-Drucker sowie die oben angegebenen Anwendungen.
Als spezielles Beispiel für das Display- bzw. Anzeige-Verfahren unter Verwendung der Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung kann das folgende Verfahren angegeben werden.
Ein erstes Verfahren umfaßt das Einspritzen einer Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung in eine dünne Filmzelle mit einem Spalt von einigen um (z.B. 2 - 5 um) unter Anwendung der regulierenden Kraft des Substrats zur Orientierung jedes Moleküls der ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung parallel zu dem Substrat, anschließendes Einlegen der dünnen Filmzelle mit der so orientierten Flüssigkristall-Verbindung zwischen zwei polarisierende Platten, Anlegen eines äußeren elektrischen Felds an die dünne Filmzelle, Anderung des Orientierungsvektors der ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung unter Ausnutzung von zwei polarisierenden Platten und der Doppelbrechung der ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung zum Anzeigen.
Bei der Dünnfilmzelle, wie oben beschrieben, besitzt die chirale smektische Phase, wenn die chirale smektische Phase in der Flüssigkristall-Verbindung vorhanden ist, eine Bistabilität, da die Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung eine geringere Symmetrie besitzt. So wird die optische Schaltung der Zelle erreicht mit Hilfe einer Umdrehung des elektrischen Felds zwischen zwei stabilen Zuständen.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Verbindungen zeigen als ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen mit der chiralen smektischen Phase eine spontane Polarisation, wenn ein äußeres elektrisches Feld an die Zelle angelegt wird, sie besitzen eine Memory-Wirkung, nachdem das elektrische Feld aufgehoben ist. So ist, da es nicht erforderlich ist, die Spannung zum Anlegen des elektrischen Feldes aufrecht zu erhalten, eine Display- Vorrichtung, die diese Art von Dünnfilmzelle enthält, in der Lage, die verbrauchte elektrische Kraft zu verringern und der Kontrast der Display-Vorrichtung ist stabil und klar. Das Schaltelement unter Verwendung der Flüssigkristall-Verbindung, die die chirale smektische Phase zeigt, ist in der Lage, nur durch Veränderung der Orientierungsrichtung des Moleküls zu schalten und auch in der Lage, von einer geringen Spannung angetrieben zu werden, da der primäre Wert der elektrischen Feldstärke als treibende Kraft dient.
Da die Verwendung dieses Schaltelements die Realisierung einer schnellen Antwort in weniger als einigen 10 Mikrosekunden ermöglicht, wird die Scanning-Zeit für jedes Element deutlich verkürzt, und so kann ein Display mit einer großen Bildfläche mit einer Anzahl von Scanning-Reihen erzeugt werden.
Da dieses Display bei Raumtemperatur oder darunter arbeitet, kann es leicht abgetastet werden ohne die Anwendung zusätzlicher Mittel zur Temperaturkontrolle.
Bei den Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung sind die Moleküle auch in der smektischen A-Phase, die keine Bistabilität besitzt, induktiv geneigt, wenn ein elektrisches Feld daran angelegt wird. So kann diese Eigenschaft für das optische (An- und Ab) schalten ausgenutzt werden.
Da die Flüssigkristall-Verbindungen und -massen nach der Erfindung zwei oder mehr stabile Zustände zeigen, kann das optische Schalten durchgeführt werden, ähnlich wie im Falle der smektischen A-Phase.
Ein zweites Display-Verfahren unter Anwendung der Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem die Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung mit einem dichroitischen Farbstoff vermischt wird, um den Dichroismus des Farbstoffs auszunutzen, und die Anzeige durchgeführt wird durch Veränderung der absorbierten Wellenlänge des Lichts durch den Farbstoff, wodurch die Orientierungsrichtung der ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung verändert wird. Der in diesem Falle angewandte Farbstoff ist üblicherweise ein dichroitischer Farbstoff und Beispiele für die dichroitischen Farbstoffe umfassen Azo-Farbstoffe, Naphthochinon-Farbstoffe, Cyanin-Farbstoffe und Anthrachinon-Farbstoffe.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Verbindungen können auch für verschiedene üblicherweise angewandte Display-Verfahren angewandt werden, sowie für die oben beschriebenen Display- Verfahren.
Die unter Verwendung der Flüssigkristall-Verbindungen nach der Erfindung hergestellten Display-Vorrichtungen können angetrieben werden mit Hilfe von Antriebssystemen wie einem elektrischen Adreß-Display z.B. statischen Antrieb, einfachen Matrix- Antrieb und komplexen Matrix-Antrieb, ein optisches Adreß- Display, ein thermisches Adreß-Display und ein Elektronenstrahl-Adreß-Display.
Die Erfindung wird ferner in Beziehung auf die Flüssigkristall- Elemente erläutert.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Querschnitt durch ein Flüssigkristall-Element nach der Erfindung.
Das Flüssigkristall-Element nach der Erfindung besteht grundsätzlich aus einer Zelle 2, bestehend aus zwei transparenten Substraten (im folgenden einfach als Substrate bezeichnet) 1a und 1b und einem Spalt 2, der durch die beiden Substrate 1a und 1b gebildet wird, und einem Flüssigkristall-Material 4, das in den Spalt 3 der Zelle 2 eingefüllt ist, wie in Fig. 3 gezeigt.
Mindestens eines der Substrate 1a und 1b muß transparent sein und als Substrate werden Glas oder transparente Kunststoffe wie Polycarbonat angewandt.
An den dem Flüssigkristall-Material zugewandten Oberflächen der Substrate 1a und 1b sind Elektroden 5a und 5b angebracht, die allgemein aus Indiumoxid/Zinn bestehen. Ferner kann erfindungsgemäß ein transparentes Elektroden-Substrat mit einer transparenten Elektrode, die integral auf einem Substrat gebildet worden ist, wie oben beschrieben, als Substrat angewandt werden. Eine die Orientierung kontrollierende Schicht, um das eingefüllte Flüssigkristall-Material zu orientieren, ist vorzugsweise auf mindestens einer der Elektroden 5a und 5b vorgesehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Element ist eine die Orientierung kontrollierende Schicht vorzugsweise auf mindestens einer Oberfläche vorgesehen, die mit der Flüssigkristall-Verbindung der Substrate in Verbindung steht. So ist gemäß der Erfindung, die die Orientierung kontrollierende Schicht vorzugsweise auf einem der Substrate oder auf beiden Substraten vorgesehen. Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem zwei die Orientierung kontrollierende Schichten vorgesehen sind, wobei die die Orientierung kontrollierenden Schichten als 6a und 6b bezeichnet sind.
Die die Orientierung kontrollierenden Schichten können aus organischen oder anorganischen Materialien bestehen. Die die Orientierung kontrollierenden Schichten aus organischen Materialien umfassen z.B. Filme, bestehend aus Harzen wie Polyvinyl-alkohol, Polymimid, Polyamid-imid, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyvinyl-chlorid, Polyvinylacetat, Polyamid, Polystyrol, Siloxan/Polyimid, Cellulose-Harz, Melamin-Harz, Harnstoff-Harz und Acryl-Harz. Die die Orientierung kontrollierende Schicht kann aus gehärteten Körnern von Photoresits aus cyclisiertem Kautschuk, Photoresits aus Phenolnovolak oder Elektronenstrahl-Photoresits wie Polymethylmethacrylat und epoxidiertem 1,4-Polybutadien bestehen. Die die Orientierung kontrollierende Schicht kann aus anorganischen Materialien bestehen und Beispiele für die Materialien, die die anorganische die Orientierung kontrollierende Schicht bilden, umfassen SiO, GeO, Al&sub2;O&sub3;, Y&sub2;O&sub5;, ZrO&sub2;, MgO&sub2; und CeF&sub3;.
Gemäß der Erfindung wird der Polyimid-Film von diesen Harzen besonders bevorzugt verwendet. Polyimid bedeutet ein Harz, umfassend Polyimid als Hauptkomponente. Es kann ein beliebiges Polyimid angewandt werden, wenn es ein Polymer ist, umfassend eine Imid-Bindung, und ein derartiges Polyimid ist vorzugsweise filmbildend. Die speziellen Beispiele für Polyimide umfassen YUPILEX-R, hergestellt von Ube Industries, Ltd., SANEVA-130, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd., AL-1251, hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd., KERIMID 601, hergestellt von Nippon Polyimide Co., Ltd. und HL-1100, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd. Sie sind jedoch nicht auf diese speziellen Beispiele beschränkt. Andere Harze wie Polyamide können in einer Menge enthalten sein, die die Charakteristika des Polyimids nicht stört, und Harze, umfassend andere Einheiten als die Imid-Einheiten, können angewandt werden. Die die Orientierung kontrollierenden Schichten können ebenfalls hergestellt werden unter Verwendung von Polyimid für einen Film und einem geeigneten organischen oder anorganischen Material für den anderen.
Die die Orientierung kontrollierende Schicht kann hergestellt werden unter Anwendung verschiedener Verfahren, entsprechend den angewandten Materialien, wie einem Verfahren zum Überziehen der Oberfläche des Substrats, die mit dem flüssigen Kristall in Kontakt steht, mit dem Harz wie oben beschrieben, z.B. mit Hilfe eines Wirbelbeschichtungs-Verfahrens, eines Verfahrens der Wärmebehandlung der so beschichteten Oberfläche, eines Verfahrens des Auflegens bzw. Aufklebens eines Harzfilms darauf, eines Verfahrens des Aufbringens eines photoempfindlichen Harzes darauf und anschließendes Bestrahlen mit einem Energiestrahl zur Härtung und eines Verfahrens des Aufdampfens eines anorganischen Materials.
Die Dicke der die Orientierung kontrollierenden Schicht liegt allgemein im Bereich von 0,005 bis 0,25 um und vorzugsweise von 0,01 bis 0,15 um
Gemäß der Erfindung werden vorzugsweise zwei die Orientierung kontrollierende Schichten auf den jeweiligen Oberflächen der Substrate, die mit dem Flüssigkristall-Material in Kontakt stehen, vorgesehen, so daß die Orientierungsrichtung des Flüssigkristall-Materials, das durch die Steuerung der einen die Orientierung kontrollierenden Schicht nahezu parallel zu der Orientierungsrichtung des Flüssigkristall-Materials liegt, das durch die Steuerungskraft der anderen die Orientierung kontrollierenden Schicht orientiert ist, wobei die jeweiligen Orientierungs-Vektoren im wesentlichen entgegengesetzt sind. Die die Orientierung kontrollierenden Schichten 6a und 6b besitzen die Wirkung, das Flüssigkristall-Material zu orientieren. So wird, wenn die die Orientierung kontrollierenden Schichten parallel zueinander angeordnet sind, wie oben beschrieben, und das Flüssigkristall-Material dann einer Orientierungsbehandlung unterworfen wird, die ursprüngliche Orientierungseigenschaft des Flüssigkristall-Materials, das in die Zelle eingespritzt worden ist, verbessert und ergibt ein Flüssigkristall-Element mit ausgezeichnetem Kontrast.
Erfindungsgemäß wird der als die Orientierung kontrollierende Schichten angewandte Film vorzugsweise einer Orientierungsbehandlung unterworfen. Die Orientierung des Films führt zu einer Orientierung des Flüssigkristall-Moleküls in einer bestimmten Richtung. Im Falle des Polyimid-Films kann die Orientierungsbehandlung durchgeführt werden durch Reiben in einer Richtung mit einem Tuch.
Die erfindungsgemäß angewandte Zelle besitzt einen Spalt 2 zum Einfüllen des Flüssigkristall-Materials, der gebildet wird durch zwei Substrate 1a und 1b mit den so gebildeten die Orientierung kontrollierenden Schichten 6a und 6b. Dieser Spalt 2 kann z.B. gebildet werden, durch Anordnen der Substrate 1a und 1b mit einem Abstandhalter 8 darum. Die Stellung des Abstandhalters 8 ermöglicht es, den Spalt 2 zum Einfüllen des Flüssigkristall-Materials aufrecht zu erhalten, um ein Auslaufen des Flüssigkristall-Materials zu verhindern. Der Spalt 2 kann gebildet werden unter Anwendung eines Abstandshalters, der eine Seitenwand bildet, wie oben beschrieben, sowie durch Einmischen eines teilchenförmigen Materials mit einer vorbestimmten Teilchengröße als inneren Abstandhalter in das Flüssigkristall- Material.
Die Breite des so gebildeten Spaltes, d.h. die Länge zwischen den Substraten 1a und 1b liegt allgemein in einem Bereich von 1,5 - 7,0 um, vorzugsweise 1,8 - 5,0 um.
Bei dem Flüssigkristall-Element nach der Erfindung können verschiedene dünne Filme wie photoleitende Filme, lichtabschirmende Filme und lichtreflektierende Filme in dem Element verwendet werden.
In dem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Element wird das Flüssigkristall-Material in den Spalt 2 der Zelle eingefüllt.
Das erfindungsgemäß verwendete Flüssigkristall-Material umfaßt die Flüssigkristall-Verbindung, angegeben durch die Formel [A]. Die durch die Formel [A] angegebenen Flüssigkristall-Verbindungen können unabhängig verwendet werden, aber eine Flüssigkristallmasse, umfassend mindestens eine Art der Flüssigkristall-Verbindungen, angegeben durch die Formel [A], ist bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Flüssigkristall-Element kann grundsätzlich hergestellt werden durch Einfüllen eines Flüssigkristall- Materials, umfassend die oben erwähnten Carbonsäureester-Verbindungen, in den Spalt der Zelle.
Das Flüssigkristall-Material wird allgemein zu einem geschmolzenen Zustand erwärmt und in diesem Zustand in den Spalt der Zelle, der evakuiert ist, eingefüllt oder injiziert. Nach dem Einfüllen des Flüssigkristall-Materials wird die Zelle im allgemeinen dicht verschlossen bzw. versiegelt.
Die versiegelte Zelle wird auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Flüssigkristall-Material in der Zelle eine isotrope Phase zeigt oder darüber, und dann auf die Temperatur abgekühlt, bei der das Flüssigkristall-Material eine Flüssigkristall-Phase zeigt oder darunter.
Die Temperaturverringerungs-Geschwindigkeit beim Kühlen beträgt vorzugsweise nicht mehr als 2ºC/min. Die Temperaturverringerungs-Geschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 - 2,0ºC/min und insbesondere im Bereich von 0,1 - 0,5ºC/min. Die Beschränkung der Abkühlgeschwindigkeit beim Abkühlen der Zelle führt zu einem Flüssigkristall-Element, das ausgezeichnet ist bezüglich der Anfangs-Orientierungseigenschaft einer Flüssigkristall-Phase, bestehend aus einem einzigen Bereich ohne Orientierungsdefekt. Die Anfangs-Orientierungseigenschaft bedeutet die Anordnung des Flüssigkristall-Materials vor der Anderung seines Orientierungs-Vektors durch Anlegen einer Spannung. Das so erhaltene Flüssigkristall-Element besitzt einen ausgezeichneten Kontrast.
Die Carbonsäureester-Verbindungen nach der Erfindung sind neue Verbindungen, die eine smektische Phase bei etwa Raumtemperatur oder darunter, z.B. bei einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt zeigen. So werden diese Verbindungen angewandt als ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen.
Das Vermischen der Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung mit der gleichen Art und/oder einer anderen Art von Flüssigkristall-Verbindungen, ermöglicht eine Erweiterung der Arbeitstemperatur, ohne daß die ferroelektrische Eigenschaft der Flüssigkristall-Verbindung nach der Erfindung verlorengeht.
So können Display-Elemente mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit, selbst bei Temperatur unter Raumtemperatur, z.B. einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt, erhalten werden durch Verwendung dieser Flüssigkristall-Verbindungen oder Flüssigkristallmassen.
Bei einem Flüssigkristall-Display, das unter Verwendung eines solchen Elements hergestellt wird, kann die Abtastzeit deutlich verkürzt werden.
Da die Carbonsäureester-Verbindung, die erfindungsgemäß angewandt wird, eine spontane Polarisation besitzt, kann ein Flüssigkristall-Element mit Memoryeffekt, selbst nach Entfernung des elektrischen Feldes, erhalten werden durch Verwendung einer mit dieser Verbindung gefüllten Zelle.
Unter Verwendung dieses Flüssigkristall-Elements kann eine Flüssigkristall-Display-Vorrichtung oder eine elektrooptische Display-Vorrichtung erhalten werden, die nur eine geringe Elektrizitätsmenge verbraucht und einen stabilen Kontrast besitzt. Die Vorrichtungen können auch bei geringer Spannung betrieben werden. Diese Flüssigkristall-Elemente werden vorzugsweise für Schaltelemente, Flüssigkristall-Display-Vorrichtungen oder elektrooptische Display-Vorrichtungen angewandt, die bei einer Temperatur verwendet werden, die unter Raumtemperatur liegt, da sie die Bistabilität in der smektischen Phase der Carbonsäureester-Verbindung ausnutzen.
Da die Flüssigkristall-Elemente nach Verfahren, wie oben beschrieben gemäß der Erfindung hergestellt werden, kann ein Flüssigkristall-Element mit besonders gutem Kontrast leicht hergestellt werden.
Die Erfindung wird ferner entsprechend bevorzugten Ausführungsformen erläutert, ist jedoch keinesfalls auf diese Ausführungsformen beschränkt.

Beispiel 1

Synthese von 6-Decyloxy-2-[2-{4-((1-trifluormethyl)heptyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin (VIII), angegeben durch die Formel

1. Stufe

Synthese von 6-Decyloxymethylnaphthalin (I)

1,0 g Lithium-aluminium-hydrid wurde in 50 ml wasserfreiem THF suspendiert. Zu dieser Suspension wurden 100 ml einer wasserfreien THF-Lösung von 1,348 g (4 mMol) 6-Decyloxynaphthalin-2- carbonsäure zugetropft. Nach vollständigem Zutropfen wurde die Temperatur auf Raumtemperatur erhöht und weitere 2 h gerührt. Anschließend wurde das Gemisch erwärmt und kontinuierlich 1 h unter Rückfluß umgesetzt.
Nach 1 h Durchführung der Reaktion, wie oben beschrieben, konnte sich das Reaktionsgemisch abkühlen und wurde dann mit 150 ml Ether verdünnt. Eine gesättigte wäßrige Lösung von Natriumsulfat wurde zugegeben um überschüssiges LiAlH&sub4; zu zersetzen, und die Reaktion wurde abgebrochen.
Nach vollständiger Zersetzung von LiAlH&sub4; fiel ein weißes festes Material aus. Dieses feste Material wurde mit einem Glasfilter abfiltriert und das Filtrat mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, um ein niedrigsiedendes Material zu entfernen, wobei man ein rohes Produkt erhielt. Dieses rohe Produkt wurde aus einem gemischten Lösungsmittel aus Hexan und Ethylacetat (Mischverhältnis 5:1) umkristallisiert unter Bildung von 1,08 g 6-Decyloxy-2-hydroxymethylnaphthalin (I). Ausbeute 85,8 %.

2. Stufe

Synthese von 6-Decyloxynaphthalin-2-aldehyd (II)

In 10 ml Chloroform wurden 84 mg (0,43 mMol) des so erhaltenen 6-Decyloxy-2-hydroxymethylnaphthalins gelöst und 235 mg (2,57 mMol) aktiviertes Mangandioxid-Pulver zugegeben. Die Oxidations-Reaktion wurde unter heftigem Rühren 12 h bei Raumtemperatur durchgeführt.
Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde mit Celit als Filterhilfe filtriert und das abgetrennte Filtrat eingeengt, um ein rohes Produkt zu erhalten.
Dieses rohe Produkt wurde durch Dünnschichtchromatographie über Silicagel (Lösungsmittel Hexan/Ether = 3/1 (Volumen)) gereinigt und ergab 72,2 mg weiße Kristalle von Decyloxynaphthalin-2- aldehyd (III). Ausbeute 87 %.

3. Stufe

Synthese von 4-(Brommethyl)benzoesäure (III)

13,6 g (100 mMol) Toluolsäure
17,8 g (100 mMol) N-Brom-succimimid
und 1 g (4,1 mMol) Dibenzoyl-peroxid wurden in 125 ml Tetrachlorkohlenstoff suspendiert und das Gemisch unter heftigem Rühren erhitzt und unter Rückfluß (Ölbad 93ºC, Innentemperatur 74ºC) 2 h umgesetzt, um ein Reaktionsgemisch in Form einer gelben milchigen Flüssigkeit zu erhalten.
Das Reaktionsgemisch wurde in einem Eisbad gekühlt und das ausgefallene kristalline Produkt abfiltriert und mit Hexan gewaschen. Das kristalline Produkt wurde weiter mit Wasser gewaschen und aus Ethanol umkristallisiert und ergab 14,6 g weiße nadelförmige Kristalle von 4-(Brommethyl)benzoesäure (III). Ausbeute 67,7 %.

4. Stufe

Synthese von Methyl-4-(brommethyl)benzoesäure (IV)

4-(Brommethyl)benzoesäure (III) wurde durch Erhitzen mit Methanol unter Rückfluß in Gegenwart eines sauren Katalysators verestert unter Bildung von Methyl-4-(brommethyl)benzoat (IV).

5. Stufe

Synthese von (Methyloxycarbonylbenzyl)triphenylphosphoniumbromid (V)

2,61 g (11,4 mMol) Methyl-4-(brommethyl)benzoat (IV), das in der 4. Stufe hergestellt worden war, und 3,0 g (11,45 mMol) Triphenylphosphin wurden in 100 ml Benzol gelöst und die Temperatur unter Rühren auf Rückflußtemperatur erhöht und die Reaktion bei dieser Temperatur 2 h durchgeführt.
Anschließend wurde das Reaktionsgemisch in Eiswasser gekühlt und die ausgefallenen Kristalle abgesaugt. Die erhaltenen Kristalle wurden aus Benzol umkristallisiert und ergaben 2,43 g weiße Kristalle des Phosphonium-Salzes (V). Ausbeute 43 %.

6. Stufe

Synthese von (VI)

475 mg (2,47 mMol) 6-Decyloxynaphthalin-2-aldehyd (II), der in der zweiten Stufe erhalten worden war, und 1215 mg (2,74 mMol) des Phosphonium-Salzes (V) wurden in 10 ml Methylenchlorid gelöst und 0,5 ml einer wäßrigen Lösung von 140 mg (2,5 mMol) Kaliumhydroxid bei Raumtemperatur zu der Lösung zugetropft.
Durch diese tropfenweise Zugabe von Kaliumhydroxid entstand Triphenylphosphin-oxid und das Reaktionsgemisch war eine milchig weiße Suspension. Nach vollständiger Zugabe wurde die Reaktion weitere 2 h durchgeführt.
Nach vollständiger Reaktion wurde das erhaltene Reaktionsgemisch filtriert und das abgetrennte Filtrat eingeengt. Der Rückstand wurde gereinigt durch Säulenchromatographie mit Silicagel unter Bildung von 519 mg eines cis/trans-Isomeren- Gemisches (VI). Ausbeute 52 %.
Ein Teil des erhaltenen Reaktionsproduktes wurde entnommen und durch Geldurchdringungschromatographie (GPC) untersucht, wobei es sich zeigte, daß das Verhältnis der Isomere der cis-Form zur trans-Form 4:1 betrug.

7. Stufe

Synthese von (VII)

In das in der 6. Stufe erhaltene cis-/trans-Gemisch (VI) wurde bei Raumtemperatur und Normaldruck Wasserstoff eingeleitet unter Verwendung von 5 % Palladium auf Kohle als Katalysator und Ethanol als Lösungsmittel, um die olefinische Doppelbindung in der Mitte der Verbindung (VI) zu hydrieren. Nach Entfernung des Pd-C-Katalysators unter Verwendung von Celit als Filterhilfe wurde das Filtrat eingeengt, wobei das gewünschte Produkt (VII) nahezu quantitativ erhalten werden konnte. Ausbeute 100 %.

8. Stufe

Synthese von (VIII)

446 mg der in der 7. Stufe erhaltenen Ester-Verbindung (VII), 368 mg (2 mMol) R-1-Trifluormethylheptanol und 11 mg (0,1 mMol) Kalium-t-butoxylat wurde zu 20 ml Benzol gegeben und das Gemisch 25 h unter Rückfluß umgesetzt. Nach dem Abkühlen wurde das unlösliche Material abfiltriert und die Benzolschicht mit Wasser gewaschen und eingeengt. Das erhaltene Konzentrat wurde durch Säulenchromatographie getrennt, wobei man 360 mg eines weißen Feststoffs (Fp. 37 - 39ºC) erhielt. Ausbeute 60 Mol-%.
Dieser Feststoff (VIII) zeigte FD-Massenspektrumswerte von M/e = 599.
Das NMR-Spektrum der so erhaltenen Carbonsäureester-Verbindung (VIII) ist in Fig. 1 angegeben.

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 hergestellte (+)-6-Decyloxy-2-[2-{4-((1- trifluormethyl)heptyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin Flüssigkristall-Verbindung (VIII) wurde auf die Phasenübergangs-Temperatur untersucht. Das Ergebnis ist das gleiche wie in Tabelle 1 angegeben.

Beispiel 3

(VII) wurde durch die gleichen Stufen wie in Beispiel 1 von der ersten bis zur siebenten Stufe hergestellt. Synthese von (VII)
466 mg (1 mMol) der in der 7. Stufe erhaltenen Ester-Verbindung (VII), 260 mg (2 mMol) 1-Ethylhexanol und 11 mg (0,1 mMol) Kalium-t-butoxylat wurden zu 20 ml Benzol gegeben und das Gemisch 25 h unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde ein unlösliches Material abfiltriert und die Benzolschicht mit Wasser gewaschen und dann eingeengt. Das erhaltene Konzentrat wurde durch Säulenchromatographie getrennt, wobei man 305 mg eines weißen Feststoffs erhielt.
Das FD-Massenspektrum dieses Feststoffs ergab einen Wert von M/e = 544. Das ¹H-NMR-Spektrum ist in Fig. 2 angegeben. Aus den Ergebnissen dieser Analysen wurde diese Verbindung identifiziert als das gewünschte 6-Decyloxy-2-[2-{4-(1-ethylhexyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin (VIII'). Ausbeute 56,1 Mol-%.

Beispiel 4

Die in dem obigen Beispiel 3 synthetisierte Flüssigkristall- Verbindung 6-Decyloxy-2-[2-{4-((1-ethyl)hexyl)oxycarbonyl}phenyl]ethyl-naphthalin (VIII') wurde auf ihre Phasenübergangs- Temperatur untersucht.
Die Ergebnisse waren die gleichen wie in Tabelle 2.

Beispiel 5

Die Carbonsäureester-Verbindung (A1), angegeben durch die Formel (VIII), die in Beispiel erhalten worden war, wurde mit einer Verbindung vermischt, angegeben durch die folgende Formel (B) in einem Gewichtsverhältnis von 43:57, um eine Flüssigkristallmasse zu erhalten.
Die Masse wurde auf die Phasenübergangs-Temperatur untersucht. Die Ergebnisse sind die gleichen wie in Tabelle 3 angegeben.
Die Phasenübergangs-Temperatur der Verbindung (B) war ebenfalls die gleiche wie in Tabelle 3 angegeben.

Beispiel 6

Die in Beispiel 5 erhaltene Flüssigkristallmasse wurde in eine in Fig. 1 gezeigte Zelle eingefüllt, um ein Flüssigkristall- Element herzustellen.
Das so erhaltene Flüssigkristall-Element besaß einen Arbeitstemperaturbereich von 36 bis -30ºC und der Kontrast war in diesem Temperaturbereich stabil.

Beispiel 7

Die durch die Formel (VIII') angegebene Carbonsäureester- Verbindung (A2), die in Beispiel 3 erhalten worden war, wurde mit einer Verbindung vermischt, angegeben durch die folgende Formel (B) in einem Gewichtsverhältnis 50:50, um eine Flüssigkristallmasse herzustellen.
Diese Masse wurde auf ihre Phasenübergangs-Temperatur untersucht. Das Ergebnis war das gleiche wie in Tabelle 4 angegeben.
Die Phasenübergangs-Temperatur der durch die obige allgemeine Formel (B) angegebenen Verbindung war ebenfalls die gleiche wie in Tabelle 4 angegeben.

Beispiel 8

Die in Beispiel 7 erhaltene Flüssigkristallmasse wurde in eine in Fig. 1 gezeigte Zelle eingefüllt, um ein Flüssigkristall- Element herzustellen.
Das so erhaltene Flüssigkristall-Element besaß einen Anwendungs-Temperaturbereich von 32 bis -30ºC und der Kontrast war in diesem Temperaturbereich stabil.

Beispiel 9

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde in einer Zelle, in der die Orientierung bestimmenden Schichten aus zwei Bahnen aus Polyimid- Film, der gerieben worden war, mit einer Dicke von 150 Å (PIQ-5400, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) auf den Innenseiten von transparenten Elektroden- Substraten gebildet worden waren, so daß die Orientierung kontrollierenden Richtungen in der gleichen Richtung lagen, die Carbonsäureester- Verbindung (A&sub1;), die in Beispiel 1 hergestellt worden war, geschmolzen und in den Spalt der Zelle injiziert, in dem ein verminderter Druck herrschte.
Die so mit dem Flüssigkristall-Material gefüllte Zelle wurde auf 60ºC erwärmt, 5 min auf 60ºC gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf -10ºC gekühlt, um ein Flüssigkristall-Element herzustellen.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element wurde untersucht, wobei man einen Kontrast von 5 erhielt.

Zell-Bedingungen:

(a) Außengröße: Länge 2,5 cm, Breite 2,2 cm, Dicke 1,5 mm;
(b) Substrat: Dicke 0,7 mm, Substrat-Material: Glas;
(c) Abstand zwischen den Substraten: 2 um;
(d) Größe der Seitenwand: Länge 1,8 cm, Breite: 0,1 cm, Dicke: 2 um.
Die zur Bewertung der Flüssigkristalle angewandte Zelle wurde nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Ein Glas-Substrat mit einem transparenten ITO-Elektroden-Film wurde mit einem transparenten ITO-Elektroden-Film wurde mit Polyimid beschichtet. Das Polyimid (PIQ-5400, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) wurde auf die transparente ITO-Elektrode durch Wirbelbeschichten aufgebracht. Das Polyimid wurde mit N-Methylpyrrolidon als Lösungsmittel auf 1,2 % verdünnt und mit 2000 UpM verwirbelt. Das beschichtete Substrat wurde 30 min zum Härten auf 325ºC erhitzt und ein Polyimid-Film mit einer Dicke von 150 - 200 Å konnte hergestellt werden. Der Polyimid-Film wurde mit einem Nylontuch in einer Richtung gerieben, wodurch die Eigenschaft einer Flüssigkristallorientierung erhalten wurde.
Zwei so hergestellte Glas-Substrate, die mit einem Polyimid- Film beschichtet waren, wurden zur Bildung einer Bewertungszelle aufeinandergelegt. Ein Klebemittel vom Epoxy-Typ wurde auf die mit dem Polyimid-Film beschichteten Gläser mit Hilfe von Seidendruck aufgebracht, um die beiden Substrate miteinander zu verbinden und den Zellenspalt zu kontrollieren. Als Klebemittel vom Epoxy-Typ wurde ein Gemisch aus einem Hauptklebemittel (LCB-3048, hergestellt von EHC), einem Härtungsmittel (LCB-310B, hergestellt von EHC) und einer Perle zur Kontrolle des Zellspalts (GP-20, hergestellt von EHC) in einem Gewichtsverhältnis von 138:30:3 angewandt. Eine Glasplatte wurde mit dem Klebemittel vom Epoxy-Typ beschichtet, um die Platten so miteinander zu verbinden, daß die mit dem Polyimid- Film versehenen Seiten einander gegenüberlagen. Dieses wurde unter den folgenden Härtungsbedingungen gehärtet: 50ºC-15 min, 60ºC-15 min, 70ºC-15 min, 80ºC-15 min, 125ºC-30 min und 170ºC-60 min und die durch Rotieren des Flüssigkristall- Elements erhaltene Dunkelheit und das Verhältnis von I(hell)/I (dunkel) wurde berechnet.

Beispiel 10

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt mit dem Unterschied, daß die Kühlgeschwindigkeit auf 0,1ºC/min in Beispiel 9 verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 9.

Beispiel 11

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, mit dem Unterschied, daß die Abkühlgeschwindigkeit auf 10ºC/min in Beispiel 9 verändert wurde.
Das so erhaltene Flüssigkristall-Element besaß einen Kontrast von 1 und zeigte eine Neigung, daß der Kontrast leicht verringert wurde aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Temperaturverminderung.

Beispiel 12

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde in einer Zelle in der die die Orientierung bestimmenden Schichten aus zwei Bahnen aus Polyimid-Film, der gerieben worden war, mit einer Dicke von 150 Å (PIQ-5400, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) auf den Innenseiten von transparenten Elektroden-Substraten gebildet worden waren, so daß die Orientierung kontrollierenden Richtungen in der gleichen Richtung lagen, die Carbonsäureester-Verbindung (A&sub2;), die in Beispiel 3 hergestellt worden war, geschmolzen und in den Spalt der Zelle injiziert, in dem ein verminderter Druck herrschte.
Die so mit dem Flüssigkristall-Material gefüllte Zelle wurde auf 60ºC erwärmt, 5 min auf 60ºC gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf -10ºC gekühlt, um ein Flüssigkristall-Element herzustellen. Die anderen Bedingungen und Bewertungsverfahren waren die gleichen wie in Beispiel 9.
Als Ergebnis der Messungen zeigte sich, daß das erhaltene Flüssigkristall-Element einen Kontrast von 8 besaß.

Beispiel 13

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Kühlgeschwindigkeit auf 0,1ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 9.

Beispiel 14

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Abkühlgeschwindigkeit auf 10ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element besaß einen Kontrast von 2 und zeigte die Neigung eines etwas geringeren Kontrastes aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Temperaturverringerung.

Beispiel 15

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde in einer Zelle, bei der die die Orientierung kontrollierenden Schichten auf der Innenseite von transparenten Elektroden-Substraten gebildet worden waren, so daß die die Orientierung kontrollierenden Richtungen einander entgegengesetzt waren, die Carbonsäureester-Verbindung (A&sub1;), die in Beispiel 1 hergestellt worden war, in geschmolzenem Zustand in den Spalt der Zelle, in der ein verringerter Druck vorlag, injiziert.
Die so mit dem Flüssigkristall-Material gefüllte Zelle wurde auf 60ºC erwärmt, 5 min auf 60ºC gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit von 1ºC/min auf -10ºC gekühlt, um ein Flüssigkristall-Element herzustellen. Die anderen Bedingungen und Bewertungsverfahren waren die gleichen wie in Beispiel 9.
Als Ergebnis der Messung zeigte es sich, daß das erhaltene Flüssigkristall-Element einen Kontrast von 7 besaß.

Beispiel 16

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Abkühlgeschwindigkeit auf 0,1ºC/min verändert wurde.
Das so erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 12.

Beispiel 17

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt mit der Ausnahme, daß das in Beispiel 9 erhaltene Verbundmaterial anstelle der Carbonsäureester-Verbindung verwendet wurde und die Abkühlgeschwindigkeit auf 0,1ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 13.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Reiberichtung (Orientierungsrichtung) der beiden die Orientierung kontrollierenden Schichten so war, daß sie zueinander parallel waren und die Orientierungsrichtungen in die gleiche Richtung gingen, und die Kühlgeschwindigkeit wurde auf 10ºC/min verändert.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 1.

Beispiel 18

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde in einer Zelle, bei der die die Orientierung kontrollierenden Schichten auf den Innenflächen von transparenten Elektroden-Substraten so gebildet worden waren, daß die die Orientierung kontrollierenden Richtungen einander entgegengesetzt waren, die Carbonsäureester-Verbindung (A&sub2;) verwendet. Die anderen Bedingungen und Bewertungsverfahren waren die gleichen wie in Beispiel 12.
Als Ergebnis der Messung zeigte es sich, daß das erhaltene Flüssigkristall-Element einen Kontrast von 9 besaß.

Beispiel 19

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 18 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Abkühlgeschwindigkeit auf 0,1ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 16.

Beispiel 20

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 18 hergestellt mit der Ausnahme, daß die in Beispiel 7 erhaltene Masse anstelle der Carbonsäureester-Verbindung (A&sub2;) verwendet und die Abkühltemperatur auf 0,1ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 14.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 18 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Reiberichtungen (Orientierungsrichtung) der beiden die Orientierung kontrollierenden Schichten so waren, daß sie zueinander parallel lagen und die Orientierungsrichtungen in die gleiche Richtung gingen und die Abkühltemperatur auf 10ºC/min verändert wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen Kontrast von 1.

Vergleichsbeispiel 3

Ein Flüssigkristall-Element wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12 hergestellt mit der Ausnahme, daß eine Carbonsäureester-Verbindung, angegeben durch die folgende Formel (A3) anstelle der Carbonsäureester-Verbindung, angegeben durch die Formel (VIII') verwendet wurde.
Das erhaltene Flüssigkristall-Element zeigte einen schwachen Kontrast von 1,3.

Claims

1. Carbonsäureester-Verbindung der Formel

in der R C&sub6;- bis C&sub1;&sub8;-Alkyl, C&sub6;- bis C&sub1;&sub8;-Alkoxy oder C&sub6;- bis C&sub1;&sub8;-Halogenalkyl bedeutet, X -CF&sub3; oder -CH&sub2;-CH&sub3; bedeutet, in eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, wenn X -CF&sub3; ist, und eine ganze Zahl von 2 bis 10, wenn X -CH&sub2;-CH&sub3; ist, und C* ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.

2. Verbindung nach Anspruch 1, die eine Flüssigkristall-Verbindung ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, wobei in Formel [A] m eine ganze Zahl von 4 bis 6 und R eine Alkoxygruppe ist.

4. Verbindung nach Anspruch 3, wobei in Formel [A] X -CF&sub3; und m 5 ist.

5. Verbindung nach Anspruch 3, wobei in Formel [A] X -CH&sub2;-C H&sub3; und m 4 ist.

6. Flüssigkristallinasse, umfassend mindestens eine Carbonsäureester-Verbindung der Formel [A], wie in einem der vorangehenden Ansprüche definiert, und mindestens eine andere Flüssigkristall-Verbindung.

7. Masse nach Anspruch 6, wobei die Menge der Verbindung [A] 1 bis 99 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Flüssigkristall-Verbindungen in der Masse, beträgt.

8. Flüssigkristall-Element, umfassend eine Zelle und ein Flüssigkristall-Material in der Zelle, wobei das Flüssigkristall-Material mindestens einen Carbonsäureester der Formel [A], wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert, enthält.

9. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 8, wobei die Zelle zwei Substrate und einen Spalt zwischen den Substraten umfaßt, das Flüssigkristall-Material in dem Spalt enthalten ist und eine die Orientierung kontrollierende Schicht auf der Oberfläche mindestens eines Substrats vorgesehen ist, die dem Flüssigkristall-Material gegenüberliegt.

10. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 9, wobei die die Orientierung kontrollierende Schicht so behandelt worden ist, daß sie eine Orientierung besitzt.

11. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 10, wobei die die Orientierung kontrollierende Schicht durch Reiben behandelt worden ist.

12. Flüssigkristall-Element nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die die Orientierung kontrollierenden Schichten auf jedem der Substrate angeordnet sind, so daß die Richtungen der Orientierungsbehandlung der die Orientierung kontrollierenden Schichten im wesentlichen parallel und einander entgegengesetzt sind.

13. Flüssigkristall-Element nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei mindestens eine die Orientierung kontrollierende Schicht ein Polyimidfilm ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkristall-Elements nach einem der Ansprüche 9 bis 13, umfassend das Füllen des Spalts der Zelle mit dem Flüssigkristall-Material bei einer Temperatur, bei der das Flüssigkristall-Material eine isotrope Phase zeigt, oder darüber, und anschließendes Abkühlen auf eine Temperatur, bei der das Flüssigkristall-Material Flüssigkristall-Verhalten zeigt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kühlen mit einer Temperaturabsenkungs-Geschwindigkeit von nicht mehr als 2ºC/min erfolgt.

16. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, umfassend ein Flüssigkristall-Element nach einem der Ansprüche 8 bis 13.

17. Elektrooptische Anzeigevorrichtung, umfassend ein Flüssigkristall-Element nach einem der Ansprüche 8 bis 13.