JP2531252B2

JP2531252B2 - 液晶組成物

Info

Publication number: JP2531252B2
Application number: JP63333520A
Authority: JP
Inventors: 哲志吉田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH01308486A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、テレビ画像表示用電界効果型液晶表示素
子に用いて好適な液晶組成物に係り、特には、時分割駆
動に適した液晶組成物に関する。

〔従来の技術および課題〕

電界効果形のツイストネマチック（TN）モードを用い
た液晶マトリックス表示は、コンピュータ端末の表示装
置、テレビジョン受像器等の画像表示装置に応用されて
いる。この画像表示装置には、時分割駆動用の液晶表示
素子が多く用いられている。時分割駆動用の液晶表示素
子は、対向する基板の内面それぞれに、形成された複数
の電極の互いに交差する複数の部分で形成されるマトリ
ックス状に配列された複数の画素を有している。これら
の画素は、時分割駆動される。

近年、画像表示装置は、特に大型化、及び高画質化が
要求されている。そのため、画素数の増大化、及びコン
トラストの向上が望まれている。

ところで、上述したテレビジョン画像を表示するため
の液晶表示素子としては、視覚的にコントラストが高
く、階調表示が明確に行なえるネガ表示型のTN液晶表示
素子が用いられる。この様な液晶表示素子において、解
像度を高くし、又は表示面積を大型化するために画素数
を増大させる場合、必然的に走査線の数が多くなり、高
時分割駆動を行なう必要がある。しかし、この様な高時
分割駆動では、各画素をオンさせるために液晶へ印加さ
れるオン電界と、各画素をオフさせるために液晶へ印加
されるオフ電界との実効電圧の差が少なくなるため、駆
動電圧の動作マージンが小さくなり、またコントラスト
が低下する。

液晶表示素子の動作マージン、及びコントラストは、
電圧−輝度特性に依存する。即ち、液晶に印加される電
界の強さの変化に対する透過率の変化が急峻なほど動作
マージンを大きくすることができ、且つコントラストを
高くすることができる。電圧−輝度特性の急峻性は、透
過率が50％になる電圧V₅₀と、しきい値電圧V_thとの比γ
（以下γ値と称する）で表わされる。このγ値が１に近
いほど前述した透過率の変化が急峻であり、動作マージ
ンを大きくすることができ、且つコントラストも高い。
また、高時分割で駆動される液晶表示素子は、時分割数
が多く、１選択期間短かくなるため、高速度で応答する
ことが要求されている。

前記γ特性については、M.Schadt氏らによって研究さ
れている。この研究によれば、電圧−輝度特性の急峻性
を表わすγ値は、下記の式（１）によって表わされ、実
測値と良く一致することが知られている。

ここで、V₅₀:透過率が50％になるときの印加電圧 V_th:しきい値電圧 K₁₁:液晶のスプレイ弾性定数 K₃₃:液晶の曲げ弾性定数 Δε：液晶の誘電異方性 ε⊥：液晶分子軸に垂直な方向の誘電率 Δn:液晶の屈折率異方性 d:液晶の層厚この式（１）によれば、γ値を１に近くするには、第
１項、第２項、及び第３項の値が、それぞれ１に近い値
であれば良い。

また、応答特性について、液晶表示素子がオン動作す
るときの応答時間t_ONと、オフ動作するときの応答時間t
_OFFは、それぞれ下記の論理式（２），（３）で表わさ
れ、実測値とも良く一致することが知られている。

t_OFF＝η/Kq² …（３）ここで、η：粘度 ε₀:真空中の誘電率 E:電界強度 K₂₂:ねじれ弾性定数（twist elastic constant）この論理式（２），（３）によれば、液晶表示素子の
応答速度は、液晶の粘度に比例し、液晶層厚（電極間ギ
ャップ）ｄの２乗に比例する。

そこで、従来の液晶表示素子は、γ特性を良くするた
めに、可視光の波長帯域の中央がほぼ500〜550nmである
ので、液晶材料の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
Δｎ・ｄの値を1.0〜1.1の範囲に設定している。この様
な従来の液晶表示素子を時分割駆動する場合、この液晶
表示素子のオフ状態における透過光は、液晶層中を伝播
する際の旋光分散による波長依存性の影響により着色し
て見える。即ち、前記透過光は、長波長側の光の透過率
が高い。その結果、液晶表示素子は、画面全体が赤味が
かかった色、即ち、セピア色になってしまうという問題
がある。

これは、高時分割駆動の駆動信号により、非点灯の画
素にも常にバイアス電圧が印加されているためであり、
液晶分子は基板面に対して平行な状態からわずかに立っ
た状態になっている。その結果非点灯の画素における液
晶層Δｎが、初期配向状態の値よりも見掛け上小さくな
り、長波長側の透過率が高くなる。

この着色の問題を解決するには、Δｎ・ｄの値を大き
くすれば良い。このΔｎ・ｄの値を大きくするには、液
晶のΔｎおよび／または液晶層厚ｄを大きくすれば良
い。この場合、液晶層厚ｄを大きくすると、前述したよ
うに、応答速度が液晶層厚ｄの２乗に比例するため、応
答速度が著しく低下する。またΔｎの大きい液晶化合物
は粘度が高く、液晶化合物の粘度を高くするため、前述
した如く、応答速度を低下させる。したがって、高時分
割駆動される液晶表示素子に用いる液晶組成物として
は、Δｎが大きく、且つ低粘度であることが望まれてい
た。

また、γ特性を良くするためには、前述した式（ｉ）
により、液晶組成物の誘電異方性Δεと、液晶分子軸に
垂直な方向の誘電率ε⊥との比Δε／ε⊥の値を小さく
すれば良いことが明らかである。Δε／ε⊥の値を小さ
くするには、Δεの値を小さくするか、またはε⊥の値
を大きくすれば良い。正の誘電異方性を有する液晶化合
物の配合割合を少なくして液晶組成物のΔεの値を小さ
くした場合、Δεの値が小さいので応答速度が遅くな
る。また、ε⊥の値が大きい液晶化合物の配合割合を多
くして、液晶組成物のε⊥の値を大きくする場合、ε⊥
の値が大きい液晶化合物は一般にその粘度が高いため、
液晶組成物の粘度が高くなり、応答速度を遅くする。し
たがって、低粘度で、且つΔε／ε⊥の値が小さい液晶
組成物であって、Δεの値が小さくても液晶表示素子の
応答速度、及びγ特性を良くするための液晶組成物が要
望されていた。

ところで、従来のΔｎが大きい液晶組成物は、Δｎが
比較的大きい直環型のシアノフェニルシクロヘキサン
系、シアノビフェニル系の液晶化合物を用いてΔεの値
を大きくするための液晶材料とし、ベンゼン環および／
またはシクロヘキサン環を３環以上有する液晶化合物を
用いてＮ−Ｉ点を高くするための液晶材料とし、さら
に、粘度が低い液晶化合物を用いて、粘度を低くするた
めの液晶材料とし、これらの液晶材料が混合されてい
る。

しかしながら、この様な液晶組成物Δｎの値は高々0.
10〜0.15程度であり、未だ小さい。

また、Δｎが大きいトラン系液晶化合物を用いて、Δ
ｎを大きくすることを目的とした液晶組成物は、例え
ば、特開昭61−97383号公報に開示されている。この液
晶組成物は、Δｎが大きいトラン系の液晶化合物と、エ
ステル結合をもった液晶化合物と、及び末端にシアノ基
をもったΔεが大きいNp液晶化合物とが主に配合されて
いる。

この様な従来の液晶組成物は、Δｎが大きいトラン系
の液晶化合物が配合されているため、組成物のΔｎが比
較的大きく、また、エステル結合を有する液晶化合物を
有しているため、低温度の雰囲気中でのスメクティック
相が現われにくいという利点がある。しかし、エステル
結合を有する液晶化合物であって、フェニルシクロヘキ
サンカルボキシレート系の液晶化合物は、そのΔｎの値
が小さいため、液晶組成物のΔｎの値は高々0.159程度
とさほど高くない。また、エステル結合を有する液晶化
合物は、低粘度の液晶化合物の中では比較的高い粘度を
有している。例えば20cP程度である。そのため、この液
晶化合物を配合した液晶組成物は、その粘度が高い。例
えば、低くても28cP以上である。したがって、この液晶
組成物を用いた液晶表示素子は、液晶組成物のΔｎの値
がさほど大きくないため、前述した着色の問題を解決す
ることができず、また、粘度が高いため応答速度が遅い
という欠点がある。

さらに、また、従来の液晶組成物において、さらにΔ
ｎを大きくするために、Δｎが大きいトラン系の液晶化
合物の配合割合を多くする場合、このトラン系の液晶化
合物は相溶性が悪いので、結晶が析出し易すくなる。ま
た、γ特性を改善するために、誘電異方性Δεが正に大
きいNp液晶化合物の配合割合を少なくしてΔε／ε⊥の
値を小さくし、且つΔｎが大きい液晶化合物を得ようと
する場合も同様にNp液晶化合物の配合割合が少くなるの
で、相溶性が悪くなり、結晶が析出し易すくまた粘度が
高くなるために応答速度がさらに低下する。

上述した様に、従来の液晶組成物は、そのΔｎの値が
大きくなく、粘度が高く、しかも、ネマチック相を示す
温度範囲が狭いという欠点を有していた。その結果、従
来の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、その表示色が
着色され、応答速度が遅く、且つ使用温度範囲が狭い。

本発明は、上述した欠点を解決するためになされたも
のであり、その目的は、大きな屈折率異方性Δｎを有
し、低粘度で且つネマティック相を示す温度範囲の広い
液晶組成物を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の液晶組成物は、一般式（ここで、R¹は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R²は炭
素数１〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキシ
基）で示される少なくとも１種の液晶化合物からなる第
１の液晶材料を30乃至60重量％；一般式（ここで、R³は炭素数２〜４の直鎖アルキル基、R⁴は炭
素数１〜４の直鎖アルキル基）で示される少なくとも１
種の液晶化合物からなる第２の液晶材料を１乃至20重量
％；一般式（ここで、R⁵,R⁷は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R⁶
は炭素数２〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキ
シ基もしくは、−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃、R⁸は炭素数２
〜４のアルコキシ基）で示される液晶化合物のうち、一
般式（III）のR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃である液晶
化合物と、一般式（IV）で示される液晶化合物のうち、
少なくともいずれか一方を配合した第３の液晶材料を10
乃至30重量％；一般式（ここで、R⁹,R¹⁰は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R
¹¹は炭素数４〜７の直鎖アルキル基）で示される液晶化
合物の中から選択された少なくとも１種からなる第４の
液晶材料を５乃至50重量％の割合で含むこの様にして配合された本発明の液晶組成物は、屈折
率異方性Δｎが大きいトラン系の液晶化合物の配合割合
が極めて多いので、組成物全体としての屈折異方性Δｎ
の値は極めて大きい。また、本発明の液晶組成物は、末
端にアルキル基又はアルコキシ基を有し、粘度が極めて
低いフェニル・シクロヘキサン系の液晶化合物を用いて
粘度を調整している。したがって、エステル基を有する
液晶化合物を用いて粘度を調整した液晶組成物に比べ
て、粘度が極めて低くなる。

さらに、本発明の液晶組成物は、粘度と調整するため
の液晶化合物として、末端に−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃を
有するフェニル・シクヘキサン系の液晶化合物を用いる
場合、この液晶化合物は屈折率異方性が大きく、且つＮ
−Ｉ点（ネマティック−等方性転位点）温度が高く、し
かも、トラン系液晶化合物との相溶性が良いので、屈折
率異方性を小さくすることなく、ネマティック相を示す
温度範囲が広くなり、またスメクティック相が現われる
のを抑制することができる。また一般式（IV）で示す液
晶化合物は、屈折率異方性は小さいが比較的粘度が低
く、トラン系の液晶化合物との相溶性が良いので、この
液晶化合物を配合した液晶組成物は、低粘度で、且つネ
マティック相を示す温度範囲が広い。

以下さらに詳しくこの発明を説明する。

この発明の液晶組成物は、屈折率異方性が大きいトラ
ン系液晶化合物と、屈折率異方性が大きく、Ｎ−Ｉ点の
高いトラン系液晶化合物と、アルキル基またはアルコキ
シ基を有する低粘度の直環型液晶化合物と、屈折率異方
性が大きく、Δεが大きいシアノ基を有する直環型液晶
化合物が、全体として誘電異方性が正となるように配合
されている。また、末端に−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃を有
し、屈折率異方性が比較的大きく、且つトラン系液晶化
合物と相溶性の良い直環型の液晶化合物、および／また
は粘度が比較的低く、トラン系液晶化合との相溶性に優
れたシクロヘキサンフェニルエタン液晶化合物が配合さ
れる。

本発明の液晶組成物に用いられる液晶化合物として屈
折率異方性Δｎの値を大きくするための液晶化合物は、
下記の一般式（Ｉ）で示されるトラン系液晶化合物が用
いられる。

一般式（ここで、R¹は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R²は炭
素数１〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキシ
基）上記一般式（Ｉ）で示される液晶化合物のうち、R²が
アルコキシ基であるものは、比較的低粘度（20cP程度）
でありながら、大きな屈折率異方性（Δｎ＝0.2以上）
を有し、またＮ−Ｉ点も比較的高い（70〜96℃）。

上記一般式（Ｉ）で示される液晶化合物のうち、R²が
アルキル基であるものは、低粘度（15cP以下）でありな
がら、大きな屈折率異方性（Δｎ＝0.18以上）を有す
る。

上述した一般式（Ｉ）で示される液晶化合物の１種又
は２種以上を配合して第１の液晶材料とする。

また、屈折率異方性Δｎを大きくするための液晶化合
物としては、下記の一般式（II）で示される３環を有す
るトラン系液晶化合物もまた用いられる。

（ここで、R³は、炭素数２〜４の直鎖アルキル基、R
⁴は、炭素数１〜４の直鎖アルキル基）上記一般式（II）で示される液晶化合物は、大きなΔ
ｎ（0.2以上）を有する高温液晶化合物である（Ｎ−Ｉ
点温度190〜210℃）。したがって、この液晶化合物は、
液晶組成物の屈折率異方性Δｎを大きくすること、及び
Ｎ−Ｉ点を上昇させるための液晶材料である。この一般
式（II）で示される液晶化合物の１種又は２種以上を配
合して第２の液晶材料とする。

粘度を低下させ、また、低温度雰囲気中での結晶の析
出を防ぐための液晶化合物としては、下記の一般式（II
I），（IV）で示されるフェニルシクロヘキサン系液晶
化合物、及びシクロヘキサンフェニルエタン液晶化合物
が用いられる。

一般式（ここで、R⁵,R⁷は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R⁶
は炭素数２〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキ
シ基もしくは−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃、R⁸は炭素数２〜
４のアルコキシ基）上記一般式（III）で示される液晶化合物のうち、R⁶
がアルキル基又はアルコキシ基である液晶化合物は、屈
折率異方性Δｎが0.08程度と小さいが、粘度が４〜10cp
と極めて低く、Ｎ−Ｉ点は40℃以下である。したがっ
て、この液晶化合物は、液晶組成物の粘度を低下させる
ために用いられる。

一般式（III）で示される液晶化合物のうち、R⁶が−
Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で示される液晶化合物は、粘度が
11〜16cpと若干高いが、屈折率異方性Δｎが0.1程度と
比較的大きく、Ｎ−Ｉ点温度が54〜67℃と比較的高く、
しかもトラン系液晶化合物との相溶性に優れている。し
たがって、この液晶化合物は、Δｎの大きい状態を維持
したまま、液晶組成物の相溶性、即ち、低温度雰囲気中
での安定性を改善するために用いられる。

一般式（IV）で示される液晶化合物は、Δｎが0.08程
度と小さいが、粘度が９〜13cpという様に比較的小さ
く、トラン系液晶化合物との相溶性に優れており、Ｎ−
Ｉ点温度が33〜46℃である。したがって、この液晶化合
物は、粘度を低下させ、且つ低温度雰囲気中での安定性
を改善するために用いられる。

上記一般式（III）及び一般式（IV）で示される液晶
化合物のうち、１種又は２種以上を配合して第３の液晶
材料とする。

液晶組成物の誘電異方性Δεの値を正に大きくするた
めのNp液晶化合物としては、下記の一般式（Ｖ），（V
I），（VII）で示される様に、シアノ基を有するフェニ
ル・シクロヘキサン系液晶化合物、ビフェニル系液晶化
合物、ピリミジン系液晶化合物がある。

一般式（ここで、R⁹・R¹⁰は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R
¹¹は炭素数４〜７の直鎖アルキル基）上記一般式（Ｖ）で示される液晶化合物は、Δεの値
がNp液晶化合物中では10〜14と比較的小さいが、Δεの
値が正に大きいNp型液晶化合物の中では粘度が20〜30cp
と低粘度であり、Δｎの値も0.11〜0.13程度と比較的大
きく、またトラン系液晶化合物との相溶性が良い。一般
式（VI）で示される液晶化合物は、Δｎの値が0.19程度
と大きく、Δεの値も12〜14程度と大きく、粘度が22〜
30cpという様に比較的低粘度であるが、トラン系液晶化
合物との相様性が劣る。一般式（VII）で示される液晶
化合物は、Δεの値が20以上と大きく、且つΔｎの値も
0.19以上と大きいが、粘度が30cp以上と高い。

これらの一般式（Ｖ），（VI），（VII）で示される
液晶化合物は、すべてΔεの値が正に大きいNp液晶化合
物であり、これらのNp液晶化合物は、液晶組成物に要求
される特性に応じて選択される。これらの液晶化合物の
１種又は２種以上を配合して第４の液晶材料とする。

さて、上記各液晶化合物からなる第１ないし第４の液
晶材料は、組成物全体の誘電異方性が正となるように、
以下のような割合で配合される。すなわち、第１の液晶
材料を30ないし60重量％の範囲内で、第２の液晶材料を
１ないし20重量％の範囲内で、第３の液晶材料を10ない
し30重量％の範囲内で、および第４の液晶材料を５ない
し50重量％の範囲内で配合する。望ましい配合割合は、
それぞれ第１の液晶材料が43乃至57重量％の範囲で、第
２の液晶材料が３乃至13重量％の範囲で、第３の液晶材
料が12乃至25重量％の範囲で、第４の液晶材料が９乃至
29重量％の範囲である。

この様な割合で配合される第１乃至第４の液晶材料
は、それぞれ以下の様な液晶化合物からなっている。即
ち、第１の液晶材料は一般式（Ｉ）のR²がアルキル基で
ある液晶化合物か、又は、この液晶化合物にさらにR²が
アルコキシ基である液晶化合物が配合される。この配合
割合は、R²がアルキル基である液晶化合物が10乃至30重
量％であり、R²がアルコキシ基である液晶化合物が20乃
至60重量％である。

第３の液晶材料は一般式（III）で示される液晶化合
物のみを11乃至24重量％の割合で又は、一般式（III）
で示される液晶化合物と、一般式（IV）で示される液晶
化合物とをそれぞれ10乃至25重量％、５乃至15重量％の
割合で両方配合して用いられる。一般式（III）で示さ
れる液晶化合物は、そのR⁶がアルコキシ基である液晶化
合物、又はR⁶がアルキル基である液晶化合物がそれぞ
れ、10乃至20重量％、15乃至25重量％の割合で、あるい
は、これら両方の液晶化合物が、それぞれ15乃至20重量
％、３乃至５重量％の割合でそれぞれ配合される。さら
に一般式（III）のR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃である
液晶化合物が、５乃至15重量％の割合で配合される。一
般式（III）のR⁶がアルコキシ基である液晶化合物と、R
⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃である液晶化合物とが配合
される。場合、配合割合は、それぞれ10乃至15重量％で
あることが望ましい。R⁶がアルキル基である液晶化合物
と、R⁶がアルコキシ基である液晶化合物と、及びR⁶がＯ
−CH₂−CH＝CH−CH₃である液晶化合物を用いる場合、配
合割合は、それぞれ７乃至10重量％、３乃至５重量％、
および10乃至15重量％であることが望ましい。第３の液
晶材料が一般式（III）で示される液晶化合物と、一般
式（IV）で示される液晶組成物とからなる場合、一般式
（III）のR⁶がアルコキシ基で示される液晶化合物と、
一般式（IV）で示される液晶化合物は、それぞれ10乃至
15重量％の割合で配合される。一般式（III）のR⁶が−
Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で示される液晶化合物と、一般式
（IV）で示される液晶化合物を配合する場合、それぞれ
の配合割合は10乃至15重量％の範囲であることが望まし
い。一般式（III）のR⁶がアルコキシ基で示される液晶
化合物と、R⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で示される液晶
化合物と、一般式（IV）で示される液晶化合物を配合す
る場合、それぞれの配合割合は、７乃至10重量％、５乃
至10重量％、５乃至10重量％の範囲であることが望まし
い。

前述した第４の液晶材料は、主に一般式（Ｖ）で示さ
れる液晶化合物からなり、この一般式（Ｖ）で示される
液晶化合物のみを用いる場合その配合割合は、10乃至20
重量％の範囲であることが望ましい。第４の液晶材料は
一般式（Ｖ）で示される液晶化合物の他に一般式（V
I）、一般式（VII）で表わされる液晶化合物が選択的に
配合される。この場合、一般式（Ｖ）で示される液晶化
合物と、一般式（VI）で示される液晶化合物とは、それ
ぞれ10乃至30重量％、３乃至10重量％の割合で配合され
る。また一般式（Ｖ）で示される液晶化合物と一般式
（VII）で示される液晶化合物とはそれぞれ５乃至15重
量％、４乃至15重量％の割合で配合される。さらに一般
式（VI）で示される液晶化合物と一般式（VII）で示さ
れる液晶化合物を配合する場合、その配合割合はそれぞ
れ４乃至６重量％、３乃至５重量％の割合であることが
望ましい。

本発明の様に、屈折率異方性Δｎが大きく、且つ低粘
度の液晶組成物を得るための望ましい液晶化合物及びそ
の配合割合は、以下のとおりである。即ち、第１の液晶
材料としては、一般式（Ｉ）のR²がアルコキシ基で示さ
れる液晶化合物を20乃至60重量％と、選択的にR²がアル
キル基で示される液晶化合物を10乃至30重量％の割合で
配合し、第２の液晶材料としては、一般式（II）で示さ
れる液晶化合物を３乃至15重量％の割合で用い、第３の
液晶材料として一般式（III）のR⁶がアルコキシ基で示
される液晶化合物が10乃至20重量％と、R⁶がアルキル基
である液晶化合物を選択的に３乃至22重量％の割合で配
合し、第４の液晶材料としては、一般式（Ｖ）で示され
る液晶化合物を５乃至25重量％の割合で含有し、一般式
（VI）で示される液晶化合物と、一般式（VII）で示さ
れる液晶化合物とを、それぞれ選択的に５乃至25重量
％、10乃至30重量％の割合で配合する。

液晶組成物のΔε／ε⊥の値を小さくし、且つ低温雰
囲気中での安定性を得、しかも低粘度で応答速度を速く
した液晶組成物は第3,第４の液晶材料が下記の様な液晶
化合物を用い、それぞれの割合で配合するのが望まし
い。

即ち、第３の液晶材料としては一般式（III）のR⁶が
アルキル基又はアルコキシ基で示される液晶化合物をそ
れぞれ10乃至15重量％の割合で、およびR⁶が−Ｏ−CH₂
−CH＝CH−CH₃で示される液晶化合物を10乃至15重量％
の割合で配合する。第４の液晶材料としては、一般式
（Ｖ）で示される液晶化合物が５乃至15重量％の割合
で、一般式（VII）で示される液晶化合物を３乃至５重
量％の割合で配合する。

また、第３の液晶材料としては、一般式（III）のR⁶
がアルキル基又はアルコキシ基で示される液晶化合物が
それぞれ５乃至15重量％の割合で、およびR⁶が−Ｏ−CH
₂−CH＝CH−CH₃で示される液晶化合物が10乃至15重量％
の割合で配合される。第４の液晶材料としては、一般式
（Ｖ）で示される液晶化合物を５乃至15重量％の割合で
含有し、選択的に、一般式（VI）又は一般式（VII）で
示される液晶化合物をそれぞれ３乃至６重量％、３乃至
５重量％の割合で配合する。

上述した様に配合された本発明の液晶組成物は屈折率
異方性Δｎが0.18以上と大きく、また粘度が21cp以下と
いう様に低く優れた特性を有している。

〔実施例〕

以下に本発明の液晶組成物について、具体的な例を挙
げて説明する。

屈折率異方性Δｎが大きく、且つ低粘度の液晶組成物
について、説明する。

液晶表示素子の特性については、Δε／ε⊥の値を小
さくしたほうが良いことは、前記したとおりである。し
かし、高い屈折率異方性Δｎを維持したままNp液晶の配
合割合を単に減少させて、Δεの値を小さくする場合、
液晶組成物の相溶性が悪くなり、低温度雰囲気中で結晶
が析出し易すくなる。この場合、前述した相溶性を改善
するために、各種の液晶化合物との相溶性に優れた一般
式（III）で示す液晶化合物のうち、R⁶が−Ｏ−CH₂−CH
＝CH−CH₃である液晶化合物、および／または一般式（I
V）で示される液晶化合物を選択的に配合する。

この様にして、γ特性を改善するための液晶組成物の
実施例を表３に示す。これらの実施例は表３に示す液晶
化合物を同表に示す割合（重量％）で配合して調製した
９種類の液晶組成物であり、それぞれの物性及びこれら
の液晶組成物を用いた液晶表示素子の電気光学的特性を
測定した。その結果を表４に示す。

ここで、実施例13および実施例14は、それぞれ第３の
液晶材料のうち、一般式（III）で示される液晶化合物
のR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃である、液晶化合物（1
6），（17），（18）又は、一般式（IV）で示される液
晶化合物（19），（20），（21）を用いることにより、
液晶組成物の結晶性を軽減した。その結果、これらの液
晶組成物はγ特性の向上と、低温度特性が改善されてい
る。

実施例15は、実施例14に比べて、第４の液晶材料のう
ち、Δｎが大きい式（VI）の液晶化合物（24）を用いる
ことにより、さらにΔｎを大きくした組成物である。

本発明の液晶組成物は、第３の液晶材料のうち、式
（III）の液晶化合物を用いることなく配合することが
できる。実施例16、実施例17、及び実施例20はその例で
ある。実施例16、実施例17、及び実施例20は、式（II
I）の液晶化合物（13），（14），（15）に代えて、液
晶化合物（16），（17），（８）及び式（IV）の液晶化
合物（19），（20），（21）を配している。これらの液
晶組成物は、Δｎが大きい液晶化合物（16），（17），
（18）が配合されているのでΔｎがさらに大きい。中で
も、実施例17,20は、Np液晶化合物としてもΔｎが大き
い式（VII）の液晶化合物（25），（26），（27）、さ
らに加わえて式（VI）の液晶化合物（24）が配合されて
いるので、特にΔｎが大きい。実施例18、実施例19は、
式（III）のΔｎが大きい液晶化合物（16）、（17），
（18）又は式（IV）の粘度が低い液晶化合物（19），
（20），（21）を配合した液晶組成物であり、実施例18
はΔｎが大きく、実施例19は低粘度の液晶組成物であ
る。実施例21は、式IIIの液晶化合物（13）を配合する
ことにより低粘度の液晶組成物が得られた。

これらの液晶組成物は、−25℃以下の温度で10日間放
置した場合にも、結晶の析出がなく、低温度雰囲気中に
おける液晶相の安定が優れている。

これらの実施例13〜21に示した液晶組成物の諸特性を
表わした表４から明らかな如く、屈折率異方性Δｎは、
0.19以上と極めて大きく、且つ粘度も18cp以下と低い、
そして、誘電異方性Δεの値いが小さいにもかかわら
ず、粘度が低いために、応答速度は速い。しかも、γ特
性は、Δε／ε⊥の値が小さくなっているので良好であ
る。

但し、これらの実施例13〜21のうち、第３の液晶材料
の中で式（III）のR²がアルキル基又はアルコキシ基を
用いて液晶化合物（13），（14），（15）を用いた実施
例13,14,15,18,19,21は他の実施例16,17,20に比べて液
晶組成物の粘度、及び応答特性が優れている。したがっ
て、応答速度が30m_sec以下という様に高速応答を必要と
するテレビジョン画像を表示するための液晶表示素子に
用いる液晶組成物については、式（III）の化合物（1
3），（14），（15）と、式（III）の液晶化合物（1
6），（17），（18）及び式（IV）の化合物（19），（2
0），（21）のうち、どちらか一方を配合するのが望ま
しい。

〔発明の効果〕以上述べたように、この発明の液晶組成物は、低粘度
でかつ屈折異方性が大きい。したがって、この発明の液
晶組成物は、時分割駆動される液晶表示素子に適してお
り、特にテレビ画像表示用電界効果型液晶表示素子に用
いて好適である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する液晶組成物であっ
て、一般式（ここで、R¹は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R²は炭
素数１〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキシ
基）で示される少なくとも１種の液晶化合物からなる第
１の液晶材料を30乃至60重量％；一般式（ここで、R³は炭素数２〜４の直鎖アルキル基、R⁴は炭
素数１〜４の直鎖アルキル基）で示される少なくとも１
種の液晶化合物からなる第２の液晶材料を１乃至20重量
％；一般式（ここで、R⁵,R⁷は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R⁶
は炭素数２〜５の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルコキ
シ基もしくは、−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃、R⁸は炭素数２
〜４のアルコキシ基）で示される液晶化合物のうち、一
般式（III）のR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃である液晶
化合物と、一般式（IV）で示される液晶化合物のうち、
少なくともいずれか一方を配合した第３の液晶材料を10
乃至30重量％；一般式（ここで、R⁹,R¹⁰は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、R
¹¹は炭素数４〜７の直鎖アルキル基）で示される液晶化
合物の中から選択された少なくとも１種からなる第４の
液晶材料を５乃至50重量％の割合で含む液晶組成物。
【請求項２】第１の液晶材料が43乃至57重量％の割合
で、第２の液晶材料が３乃至13重量％の割合で、第３の
液晶材料が12乃至25重量％の割合で、および第４の液晶
材料が９乃至29重量％の割合で配合されている請求項１
記載の液晶組成物。
【請求項３】第１の液晶材料は、一般式（Ｉ）のR²がア
ルキル基である液晶化合物が組成物全体の20乃至22重量
％の割合で、およびR²がアルコキシ基である液晶化合物
が組成物全体の34重量％の割合で配合されている請求項
１記載の液晶組成物。
【請求項４】第３の液晶材料は、一般式（III）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の11乃至24重量％の割合で
配合されている請求項１記載の液晶組成物。
【請求項５】第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶が
アルコキシ基である液晶化合物が組成物全体の８乃至12
重量％の割合で、およびR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で
ある液晶化合物が組成物全体の７乃至12重量％の割合で
配合されている請求項４記載の液晶組成物。
【請求項６】第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶が
アルキル基である液晶化合物が組成物全体の３乃至５重
量％と、R⁶がアルコキシ基である液晶化合物が組成物全
体の７乃至10重量％と、R⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で
ある液晶化合物が組成物全体の10乃至15重量％の割合で
配合されている請求項４記載の液晶組成物。
【請求項７】第３の液晶材料は、一般式（III）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の10乃至25重量％の割合
で、および一般式（IV）で示される液晶化合物が組成物
全体の５乃至15重量％の割合で配合されている請求項４
記載の液晶組成物。
【請求項８】第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶が
アルコキシ基で示される液晶化合物が組成物全体の10乃
至15重量％の割合で、および一般式（IV）で示される液
晶化合物が組成物全体の10乃至15重量％の割合で配合さ
れている請求項７記載の液晶組成物。
【請求項９】第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶が
−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で示される液晶化合物が組成物
全体の10乃至15重量％の割合で、および一般式（IV）で
示される液晶化合物が組成物全体の10乃至15重量％の割
合で配合されている請求項７記載の液晶組成物。
【請求項１０】第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶
がアルコキシ基で示される液晶化合物が組成物全体の７
乃至10重量％の割合で、R⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝CH−CH₃で
示される液晶化合物が組成物全体の５乃至10重量％の割
合で、および一般式（IV）で示される液晶化合物が組成
物全体の５乃至10重量％の割合で配合されている請求項
７記載の液晶組成物。
【請求項１１】第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の10乃至20重量％の割合で
ある請求項１記載の液晶組成物。
【請求項１２】第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の10重量％の割合で、およ
び一般式（VI）で示される液晶化合物が組成物全体の４
重量％の割合で配合されている請求項１記載の液晶組成
物。
【請求項１３】第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の５乃至15重量％の割合
で、および一般式（VII）で示される液晶化合物が組成
物全体の４乃至15重量％の割合で配合されている請求項
１記載の液晶組成物。
【請求項１４】第４の液晶材料は、一般式（VI）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の４乃至６重量％の割合
で、および一般式（VII）で示される液晶化合物が組成
物全体の３乃至５重量％の割合で配合されている請求項
１記載の液晶組成物。
【請求項１５】第２の液晶材料は、一般式（II）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の３乃至15重量％の割合で
あり；第３の液晶材料は、一般式（III）で示される液晶化合
物が組成物全体の11乃至24重量％の割合で、および一般
式（IV）で示される液晶化合物が組成物全体の５乃至15
重量％の割合で配合され；並びに第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示される液晶化合物
が組成物全体の６乃至14重量％の割合と、選択的に一般
式（VI）で示される液晶化合物が組成物全体の４乃至５
重量％の割合と、および一般式（VII）で示される液晶
化合物が組成物全体の４重量％の割合で配合されている
請求項１記載の液晶組成物。
【請求項１６】第２の液晶材料は、一般式（II）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の３乃至15重量％の割合で
あり；第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶がアルキル基ま
たはアルコキシ基で示される液晶化合物の少なくとも１
つを組成物全体の10乃至15重量％の割合で、および一般
式（IV）で示される液晶化合物が組成物全体の10乃至15
重量％の割合で配合され；並びに第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示される液晶化合物
が組成物全体の６乃至14重量％の割合と、選択的に一般
式（VI）および一般式（VII）で示される液晶化合物が
それぞれ組成物全体の３乃至６重量％、３乃至５重量％
の割合で配合されている請求項１記載の液晶組成物。
【請求項１７】第２の液晶材料は、一般式（II）で示さ
れる液晶化合物が組成物全体の３乃至15重量％の割合で
あり；第３の液晶材料は、一般式（III）のR⁶がアルキル基ま
たはアルコキシ基で示される液晶化合物が組成物全体の
５乃至15重量％の割合で、およびR⁶が−Ｏ−CH₂−CH＝C
H−CH₃で示される液晶化合物が組成物全体の10乃至15重
量％の割合で配合され、並びに第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示される液晶化合物
を組成物全体の５乃至15重量％の割合で、選択的に一般
式（VI）または一般式（VII）で示される液晶化合物が
それぞれ組成物全体の３乃至６重量％、３乃至５重量％
の割合で配合されている請求項１記載の液晶組成物。