JP3128880B2 - 液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子

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JP3128880B2
JP3128880B2 JP03220695A JP22069591A JP3128880B2 JP 3128880 B2 JP3128880 B2 JP 3128880B2 JP 03220695 A JP03220695 A JP 03220695A JP 22069591 A JP22069591 A JP 22069591A JP 3128880 B2 JP3128880 B2 JP 3128880B2
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哲郎 大塚
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な液晶組成物とそ
れを用いた液晶表示素子に関し、更に詳しくは、アクテ
ィブマトリクスドライブ表示に好適な液晶組成物に関す
る。
【0002】
【従来技術とその課題】液晶組成物を利用した表示素子
は低電圧駆動、低消費電力、軽量、薄形状であるなどの
種々の優れた特性を有するので、時計、卓上電子計算
機、端末機器等の表示素子に広く用いられている。とこ
ろが液晶表示素子は、CRT等に代表される他の表示素
子に比較して応答速度が遅いという欠点がある。
【0003】液晶表示素子の特性は、それに用いられる
液晶組成物の物性に大きく依存しており、そのため液晶
組成物には、広範な液晶温度範囲を有すること、化
学的、光学的に安定であること、低粘度であること、
適当な屈折率異方性(Δn)を有すること、バラン
スのとれた弾性率をもつこと、さらに低電圧駆動を可能
ならしめる大きな誘電率異方性を有すること、等の諸
特性が要求されている。
【0004】ところで、液晶表示素子の高速応答を可能
にする要因としては、液晶組成物の粘度を低下させるほ
か、表示素子のセルギャップ(d)を小さくすることが
有効であることが知られている。ところが液晶表示素子
においては、表示素子の色むらや着色を防止する目的で
Δn×dの値は一定とする必要があるので、セルギャッ
プ(d)を小さくするには、屈折率異方性Δnの大きな
液晶組成物を使用しなければならない。換言すれば、低
粘度でかつ屈折率異方性の大きな液晶組成物が要求され
ている。
【0005】このような目的で、下記一般式
【0006】
【化4】
【0007】で表わされる化合物(ただし式中、Rはア
ルキル基を表わす。)を含有してなる液晶組成物が提案
されている。ところが、上記化合物はΔnの値が大きい
ものの、その構造中にニトリル基を含むので極性が大き
く、それ故、高比抵抗化が難しく、電圧保持特性が低い
という不都合もあり、特にアクティブマトリクスドライ
ブ表示素子とした際の信頼性に欠けるという不都合が生
じる。そのため、上記化合物を液晶組成物のΔnを大き
くするために利用することは困難であった。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、電圧保持率を低下させることなく、高いΔn
を有する液晶組成物を提供するとともに、高速応答が可
能な液晶表示素子を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶組成物は、
一般式(I)
【0010】
【化5】
【0011】(式中、R1は炭素数1〜10のアルキル
基を表わし、mは0または1を表わす。)で表わされる
化合物群(I)、一般式(II)
【0012】
【化6】
【0013】(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル
基、R4は水素原子、フッ素原子、またはメチル基を表
わし、R5は炭素数1〜10のアルキル基またはアルコ
キシル基を表わし、mは0または1を表わす。)で表わ
される化合物群(II)、および一般式(III)
【0014】
【化7】
【0015】(式中、R6は炭素数1〜10のアルキル
基、アルケニル基、またはエーテル基を表わし、R2
水素原子またはフッ素原子を表わす。)で表わされる化
合物群(III)のそれぞれの群から少なくとも1種選択さ
れた化合物を含有してなることを解決手段とした。
【0016】以下、本発明を更に詳しく説明する。本発
明の液晶組成物に用いられる化合物群(I)は、下記一
般式(I)
【0017】
【化8】
【0018】(式中、R1は炭素数1〜10のアルキル
基を表わし、mは0または1を表わす。)で表わされる
ものである。この化合物はΔnが大きいうえに、低粘度
で、かつ電圧保持特性に優れた誘電率異方性(Δε)が
正の化合物である。この化合物を使用することによって
液晶組成物のΔnを増加させることができる。本発明の
液晶組成物には、第1表に示したものを好適に使用する
ことができる。
【0019】
【表1】
【0020】これらの化合物は、たとえば特開昭63−
287737号公報及び特開昭61−260031号公
報に記載された方法等によって合成することができる。
【0021】また本発明の液晶組成物に用いられる化合
物群(II)は、下記一般式(II)
【0022】
【化9】
【0023】(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル
基、R4は水素原子、フッ素原子、またはメチル基を表
わし、R5は炭素数1〜10のアルキル基またはアルコ
キシル基を表わし、mは0または1を表わす。)で表わ
されるものである。この化合物はΔnが大きく、かつ低
粘度の化合物である。本発明の液晶組成物には、第2表
に示したものを好適に使用することができる。
【0024】
【表2】
【0025】これらの化合物はたとえば特開昭60−1
52427号公報、特開昭61−200932号公報、
特開昭63−27442号公報に記載された方法等によ
って合成することができる。
【0026】さらに本発明の液晶組成物に用いられる化
合物群(III)は、下記一般式(III)
【0027】
【化10】
【0028】(式中、R6は炭素数1〜10のアルキル
基、アルケニル基、またはエーテル基を表わし、R2
水素原子またはフッ素原子を表わす。)で表わされるも
のである。この化合物は低粘度で、かつ電圧保持特性に
優れ、ネマチック相から液体相への相転移温度が高い液
晶化合物であるので、液晶組成物の電圧保持特性を維持
するうえで重要な構成要素となる。本発明の液晶組成物
には、第3表に示したものを好適に使用することができ
る。
【0029】
【表3】
【0030】これらの化合物は、M.Schadt, R.Buchecke
r and A.Villiger, Liquid Crystals. Vol. 7, No. 4,
519-536、および大西博之他、第16回液晶討論会予稿
集(1990)2L303に記載されている。
【0031】本発明の液晶組成物は、上記化合物群
(I)、化合物群(II)、および化合物群(III)のそれ
ぞれの群から少なくとも1種の化合物を選択し、これら
を所定比率で混合してなるものである。すなわち本発明
の液晶組成物は、上記化合物群(I)〜(III)として示
した互いに異なる化合物群のそれぞれから、少なくとも
1種以上の化合物をそれぞれ選択し、これら選択され
た化合物を互いに混合してなるものである。よって本発
明の液晶組成物は、少なくとも成分の化合物からなる
ものであって、必要に応じて各化合物群から複数種の化
合物を選択して用いてもよく、さらには他の液晶化合物
や種々の添加物を含有したものであっても良い。各群か
ら選択された化合物の配合比率は、特に限定されるもの
ではなく、調整すべき液晶組成物の用途等によって適宜
選択することができる。
【0032】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。(実施例1) 一般式(I)で表わされる化合物群(I)として、
【0033】
【化11】
【0034】と、一般式(II)で表わされる化合物群
(II)から、
【0035】
【化12】
【0036】と、一般式(III)で表わされる化合物群
(III)から、
【0037】
【化13】
【0038】とを、それぞれ選択して、これらを混合し
て本発明の液晶組成物とした。
【0039】(実施例2) 一般式(I)で表わされる化合物群(I)として、
【0040】
【化14】
【0041】と、一般式(II)で表わされる化合物群
(II)から、
【0042】
【化15】
【0043】と、一般式(III)で表わされる化合物群
(III)から、
【0044】
【化16】
【0045】とを、それぞれ選択して、これらを混合し
て本発明の液晶組成物とした。(実施例3) 一般式(I)で表わされる化合物群(I)として、
【0046】
【化17】
【0047】と、一般式(II)で表わされる化合物群
(II)から、
【0048】
【化18】
【0049】と、一般式(III)で表わされる化合物群
(III)から、
【0050】
【化19】
【0051】と、他の化合物として、
【0052】
【化20】
【0053】とを、それぞれ選択して、これらを混合し
て本発明の液晶組成物とした。 (比較例)
【0054】
【化21】
【0055】上記配合比率で混合して比較例の液晶組成
物とした。
【0056】このようにして得られた実施例1ないし実
施例の液晶組成物および比較例の液晶組成物の特性を
それぞれ測定した。この結果を第4表に示した。またさ
らにこれらの液晶組成物をセルギャップd=6.0μm の
液晶表示セル中に注入して液晶表示素子とし、それらの
表示特性を測定した。この結果も第4表に併せて示し
た。
【0057】
【表4】
【0058】第4表の結果から、本発明の液晶組成物は
いずれも高い電圧保持特性と、大きなΔnとを有するも
のであり、高速応答が可能であることが確認できた。
【0059】本実施例で用いた電圧保持率の評価方法を
図1および図2に示した。まずフレーム周期25Hz,電
圧5V、ON時間64μ秒の信号を図1に示したよう
に、LCDパネル(電極面積0.25cm2の透明電極パ
ターンを蒸着したガラス基板上にポリイミド製の配向膜
を塗布、焼成し、ラビングにより配向処理し、8μmの
スペーサを介して貼り合せたもの)に加えた。このON
時間に蓄積された電荷は、次第に漏れ、電流が流れるの
で、透明電極間の電圧は図2に示したように変化する。
ここで電圧保持率とは、下記式(I)で表わされる量であ
り、この値によって本発明の液晶組成物の物性を評価し
た。
【0060】電圧保持率(%)=(図2の斜線部分の面
積)/(電圧変化が起こらない状態、すなわち図2の点
線部分の面積)…(I)
【0061】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶組成物
は、化合物群(I)、化合物群(II)、および化合物群
(III)のそれぞれの群から少なくとも1種選択された化
合物を含有してなるものであるので、化学的安定性や電
圧保持特性を低下させることなく、大きなΔnを有する
液晶組成物を提供することができる。また本発明の液晶
表示素子は、大きなΔnを有する液晶組成物を使用した
ものであるので、十分にセルギャップを小さくすること
ができるので、高速応答が可能となる。
【0062】また本発明の液晶組成物は広い液晶温度範
囲を有し、化学的に安定であり、低粘度であるために、
アクティブマトリクス液晶表示素子のみならず、STN
−LCDなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電圧保持率の評価に用いる信号のグラフであ
る。
【図2】LCDの電圧保持率を示したグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 白倉 小百合 埼玉県大宮市東大宮5−35−9 オーゼ ットローヤル東大宮308号 (56)参考文献 特開 平4−139294(JP,A) 特開 平4−283291(JP,A) 特開 平2−274795(JP,A) 特開 昭63−196685(JP,A) 特開 昭63−184723(JP,A) 特開 平3−73922(JP,A) 特開 昭63−215790(JP,A) 特開 平1−156392(JP,A) 特開 平2−289682(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 19/30 C09K 19/18 C09K 19/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を表わし、
    mは0または1を表わす。)で表わされる化合物群
    (I)、一般式(II) 【化2】 (式中、R3は炭素数1〜10のアルキル基、R4は水素
    原子、フッ素原子、またはメチル基を表わし、R5は炭
    素数1〜10のアルキル基またはアルコキシル基を表わ
    し、mは0または1を表わす。)で表わされる化合物群
    (II)、および一般式(III) 【化3】 (式中、R6は炭素数1〜10のアルキル基、アルケニ
    ル基、またはエーテル基を表わし、R2は水素原子また
    はフッ素原子を表わす。)で表わされる化合物群(III)
    それぞれの群から少なくとも1種選択された化合物を
    含有してなる液晶組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶組成物を用いた液晶
    表示素子。
JP03220695A 1991-08-30 1991-08-30 液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子 Expired - Lifetime JP3128880B2 (ja)

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