JP3144801B2 - ネマチック液晶混合物類およびマトリックス液晶ディスプレイ - Google Patents
ネマチック液晶混合物類およびマトリックス液晶ディスプレイInfo
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Description
の透過極小において操作されるアクティブマトリックス
液晶ディスプレイ(AMD)およびそのようなAMDに使用す
るための、例えば投射システム用の高い光学異方性を有
する安定なネマチック液晶混合物に関する。
情報量を有する商業的に興味のあるディスプレイとして
非常に好まれている。そのようなAMDはTV用途に、ま
た、例えばラップトップ、自動車および飛行機用のディ
スプレイとして使用される。
有している。非線形駆動素子として、薄膜トランジスタ
(TFT)[U.オークボ(Okubo)等、82年版SIDダイジェ
スト、40〜41頁(1982)]またはダイオード(例えば、
金属−絶縁体−金属:MIM)[K.ニワ(Niwa)等、84年版
SIDダイジェスト、304〜307頁(1984)]を適用するこ
とができる。これらの非線形駆動素子は、良好な視角特
性を得ることができる場合に、かなり平坦な電気光学特
性を有する電気光学効果を使用することを可能とする。
そこで、90゜の範囲内のねじれ角を有するTN型のLCセル
[M.シャット(Schadt)およびW.ヘルフリッヒ(Helfri
ch)、Appl.Phys.Lett.、18巻、127頁(1971)]を使用
することができる。広い視角に亘って良好なコントラス
トを得るために、第一の透過極小の領域での操作[L.ポ
ール(Pohl)、R.アイデンシンク(Eidenschink)、F.
ピノ(Pino)およびG.ウェーバー(Weber)、独国特許D
BP 30 22 818(1980)および米国特許4 398 803(198
1);L.ポール、G.ウェーバー、R.アイデンシンク、G.バ
ウル(Baur)およびW.ヘーレンバッハ(Fehrenbach)、
Appl.Phys.Lett.、38巻、497頁(1981);G.ウェーバ
ー、U.フィンケンゼラー(Finkenzeller)、T.ギールハ
ール(Geelhaar)、H.J.プラグ(Plach)、B.リーガー
(Rieger)およびL.ポール、液晶に関する国際会議(In
t.Symp.on Liq.Cryst.)、フライブルク(1988)、「液
晶(Liq.Crys.)に発表予定」]が好ましい。これらのA
DMは直視および投射型TV用ディスプレイに特に非常に適
しており、したがって商業的に非常に興味のあるもので
ある。これらの用途に対し、液晶のある物質がパッシブ
TNディスプレイに対するよりもより重要になる。AMDの
性能に関するある種の重大な特性には液晶の固有抵抗並
びにUVおよび熱安定性がある[S.トガシ(Togashi)、
K.セキグチ(Sekiguchi)、H.タナベ(Tanabe)、E.ヤ
マモト(Yamamoto)、K.ソリマチ(Sorimachi)、E.タ
ジマ(Tajima)、H.ワタナベ(Watanabe)、H.シミズ
(Shimizu)、Proc.Eurodisplay 84(1984年9月):
「二段ダイオードリングによって制御されるA210〜288
マトリックスLCD(A 210−288 Matrix LCDControlled b
y Double Stage Diode Rings)」、141頁以降、パリ;M.
ストロマー(Stromer)、Proc.Eurodisplay 84(1984年
9月):「テレビ用液晶ディスプレイのマトリックスを
アドレスするための薄膜トランジスタの設計(Design o
f Thin Film Transistors for MatrixAddressing of Te
levision Liquid Crystal Displays)」、145頁以降、
パリ]。UV照明の固有抵抗に、したがってディスプレイ
中の液晶混合物の一般的性能に及ぼす悪影響の問題がし
ばしば生じる。
ックス式にアドレスされる。その結果、これらの素子は
活動状態にある限られた時間内に画素の電極に通電す
る。次に、スイッチング素子はそれらが次のサイクルで
再びアドレスされるまで不活動状態になる。したがっ
て、アクティブ化された(通電された)画素の電圧の変
化はそのようなディスプレイの望ましくないが非常に重
要な特徴である。画素の放電は2つのファクターによっ
て決定される。これらのファクターは液晶を含む画素素
子の容量および電極間の誘電材料、すなわち液晶の固有
抵抗である。画素における電圧の固有減衰時定数(RC時
間)は2アドレスサイクル間の時間(tadr.)より著し
く大きくなくてはならない。AMDの性能を説明するのに
しばしば使用されるパラメーターは以下の式で表される
画素の電圧保持率、HRである。
率が増大し、非常に高い固有抵抗を有する液晶材料を必
要としている。
要な点、例えば配向層、配向物質のキュア条件がある。
しかしながら、使用される液晶の電気特性があまり重要
でないと言うのでは決してない。特に、ディスプレイ中
の液晶の固有抵抗は画素における電圧降下の大きさを決
定する。
よびUV安定性に関する要件およびTFTに適用した場合の
固有抵抗の温度依存性は末端基としてシアノ系成分を含
有する物質では満たすことができないことが示された。
ハロゲン化末端基を含む非シアノ系物質は従来使用され
たシアノ系物質より一層良好な固有抵抗およびUV安定性
並びに優れた粘度値を示すことができる。しかしながら
都合が悪いことに、これらの非シアノ系物質は一般に、
特に低温においてスメクチック相を形成する強い傾向を
示す。また、ハロゲン化末端基を有する非シアノ系物質
の透明点および誘電異方性値ははるかに低い。
ばならない。したがって、低温でのスメクチック相の晶
出または形成は排除する必要がある。ネマチック混合物
の開発に際しての液晶混合物の使用性の最も重要な先決
条件の1つは良好な溶解性である。それゆえ、高融点の
またはスメクチック相形成性の化合物は適さない。
計することによって、第一の極小で適用するための広い
ネマチック温度範囲を有する低複屈折性の非シアノ系混
合物を見出すことができた[B.リーガー等、第18回液晶
に関するフライブルク研究会議会報(Proc.18.Freiburg
er Arbeitstagung Flussigkristalle)、1989年フライ
ブルク、16頁(1989)]。本発明の混合物概念に必要で
ある高複屈折性の非シアノ系物質は、都合の悪いことに
低複屈折性の類似物質より高融点、および/または強い
スメクチック形成性等の一層好ましくない特性を示す場
合が多い。
適した複屈折性を有する従来技術に述べられた混合物は
アクティブマトリックス用としては受容できない。
適した他の物質特性を有する液晶組成物をなお大いに必
要としている。
方性Δεおよび少なくとも0.12の複屈折性Δnを有する
ネマチック液晶混合物であって、以下の母構造 (ただし、L1、L2、YおよびZは、それぞれ互いに独立
してHまたはFであり、Q1およびQ2の一方は1,4−フェ
ニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレンまたは3,5−ジ
フルオロ−1,4−フェニレンであり、そして他方の基Q1
またはQ2は−CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−または、L1、
L2、YおよびZの少なくとも1つがFである場合は、単
結合でもある。またこの母構造は必要に応じてそのベン
ゼン環がさらに弗素化されてもよい)を有する1種また
はそれ以上の成分を含有することを特徴とするネマチッ
ク液晶混合物を提供することにある。
nを適切に選択することによってグーチ−タリー曲線の
第二以上の透過極小で操作される、 − フレームと共に厚さdのセルを形成する2枚の平ら
な平行支持板、 − 前記支持板上の個々の画素を切り替えるための集積
非線形素子、および − 前記セル中に存在する、正の誘電異方性および複屈
折性Δnを有するネマチック液晶混合物 を含有するマトリックス液晶ディスプレイであって、UV
光(280〜400nm、12mW/cm2)に20時間露光した後の電圧
保持率HR20のUV線に露光する前の電圧保持率HR0に対す
る商が98%以上であることを特徴とするマトリックス液
晶ディスプレイ、そしてまた他の要求にも適う非常に高
い固有抵抗を有する液晶組成物を提供することも目的と
する。
またはエチル結合された非シアノ系物質を用いることに
よってより高い複屈折性の混合物にさえ可能となること
をここに見出した。非常に高いRC時間がAMDに達成する
ことができる。これらの混合物はまた粘度の低下を示し
かつかなり高いしきい電圧において短いスイッチング時
間も可能とする。
3〜7μmの範囲であるのが特に好ましい。
ク液晶混合物に関するものである。
あり、0.13〜0.18が好ましい。
0である。
コキシであり、 rは0または1であり、 XはF、Clまたは1、2またはそれ以上の炭素原子を
有する弗素化および/または塩素化アルキル、アルケニ
ルまたはアルコキシ基であり、そして L1、L2、Q1、Q2、YおよびZは上に示した意味であ
る) の1種またはそれ以上の化合物を含んでいる。
ルコキシであり、 r″は0または1であり、 X″はF、Clまたは1、2またはそれ以上の炭素原子
を有する弗素化および/または塩素化アルキル、アルケ
ニルまたはアルコキシ基であり、そして L1″、L2″、Y″およびZ″は式IのL1、L2、Y、Z
と同じ意味である。ただし、L1″、L2″、Y″および
Z″の少なくとも1つはFである) Aはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フ
ェニレンである の1種またはそれ以上の化合物を含んでいる。
1以上の化合物を含む。
ルコキシであり、 r′は0または1であり、 X′はF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2であり、 L′、Y′およびZ′はそれぞれHまたはFであり、
そして Q1′およびQ2′の一方は1,4−フェニレンまたは3−
フルオロ−1,4−フェニレンであり、他方の基は単結合
である) (式中、 Rは10個までの炭素原子を有するアルキルまたはア
ルコキシであり、 Aはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フ
ェニレンであり、 rは0または1であり、 XはF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2であり、 YはHまたはFであり、そして LはHまたはFである。ただし、LおよびYの
少なくとも1つはFである) 液晶混合物はIII〜IX (式中、nは1〜7であるのが好ましく、そしてXは
F、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である)から成る群の1
種またはそれ以上の化合物を含んでいる。
9 02 328、DOS 39 13 554、DOS 39 09 802、WO 89/0288
4、WO 90/15113、WO 90/09420、国際特許出願番号PCT/E
P 90/01292、PCT/EP 91/00411、PCT/EP 90/01471、PCT/
EP 90/02109および欧州特許出願番号9 1 100 675.7から
公知であるか、または公知の化合物に準じて製造するこ
とができる。
性の成分および他の非シアノ系成分を基にしたものであ
る。しかしながら、例えばTNまたはSTN用の、HRに関し
極めて高い値を必要としない場合、そのような混合物は
さらに公知のシアノ系LC成分も含むことができるのはも
ちろんである。そのような混合物は極めて高いΔn値を
調節するためにトラン成分も含むことができる。得られ
た混合物は非常に低い温度(野外用途)を含む非常に広
いネマチック相範囲を達成するために重要である。
無極性および中位極性のハロゲン化末端基を首尾よく使
用することができる。XおよびYで置換された環に位置
する末端基はF、Clまたは1、2もしくはそれ以上の炭
素原子を有する弗素化および/または塩素化アルキル、
アルコキシまたはアルケニル基のような中位の極性の基
である。好ましい基はF、Cl、CF3、OCF3、CHF2、OCH
F2、OCF2Cl、OCF2CF2Hである。
の場合に10個までの炭素原子を有するアルキル、アルコ
キシ、オキサアルキル、ジオキサアルキル、アルケニ
ル、フルオロアルキル、またはクロロアルキル基である
のが好ましい。
に、少量で使用される所望の量の成分を好ましくは高温
で主成分となる成分に溶解させる。この温度を主成分の
透明点以上であるように選択する場合、溶解工程が完全
に達成されたことが特に容易に認められる。
ロロホルムまたはメタノールに各成分の溶液を混合する
ことも可能である。そして、溶媒を除去することによっ
て汚染物または望ましくないドーパントの導入が妨げ
る。
れた種類のAMDに用することができるように改質するこ
とができる。本発明の混合物はPDLC型システムを含むア
クティブマトリックス投射システムに使用するのが特に
好ましい。
定するものではない。実施例において、液晶物質の融点
および透明点は℃表示である。パーセントは重量基準で
ある。
イ中でS.マツモト(Matsumoto)等[液晶、5巻、1320
頁(1989)]によって記載されているように行った。配
向層として導電性ITO層[バルザース(Balzers)]およ
び研磨ポリイミド層(AL−1051、日本合成ゴム製)を有
する標準フロートガラスを使用した。セルはUV硬化性接
着剤[NOA−61、ノーランド(Norland)製]で封止し、
標準条件で充填した。液晶混合物は標準手順の下に注意
深く精製した成分から成るものであった。UV露光はキセ
ノンランプ(1.1kw、0.082W/cm2、UV遮断:310nm)を用
いてヒリアス−サンテスト(Heraeus−Suntest)中で行
った。
造は全て頭字語によって示す。それらの化学式への変換
は以下に示すように行われる。基CnH2n+1およびCmH2m+1
は全てそれぞれnおよびm個の炭素原子を有する直鎖ア
ルキル基である。表Bにおける符号は自明である。表A
において、母構造に関する頭字語だけを示す。具体的な
化合物において、この頭字語はダッシュおよび以下のよ
うな置換基R1、R2、L1およびL2に関する符号を伴う。
てAMD用の高Δn混合物として非常に価値がある。
Claims (9)
- 【請求項1】少なくとも+4の正の誘電異方性Δεおよ
び少なくとも0.12の複屈折性Δnを有するネマチック液
晶混合物であって、その混合物が式Iの化合物の1つ以
上を有することを特徴とするネマチック液晶混合物。 【化1】 (式中、 Rは10個までの炭素原子を有するアルキルまたはアルコ
キシ、 rは0または1、 XはCl、CF3またはOCHF2、 L1はF、L2はHまたはF、 YおよびZはそれぞれHまたはF、 Q1およびQ2の1つは1,4−フェニレン、3−フルオロ−
1,4−フェニレンまたは3,5−ジフルオロ−1,4フェニレ
ンであり、のこりの1つは−CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2
−または単結合である。) - 【請求項2】中位の極性のハロゲン化液晶成分を基礎と
するものである請求項1記載の液晶混合物。 - 【請求項3】シアノ系成分を本質的に含まないことを特
徴とする請求項1または2記載の液晶混合物。 - 【請求項4】高温およびUV安定性を有し、 − フレームと共に厚さdのセルを形成する2枚の平ら
な平行支持板、 − 前記支持板上の個々の画素を切り替えるための集積
非線形素子、および − 前記セル中に存在するネマチック液晶混合物 を含有するマトリックス液晶ディスプレイであって、 UV光(280〜400nm、12mW/cm2)に20時間露光した後の電
圧保持率HR20のUV光に露光する前の電圧保持率HR0に対
する商が98%以上であり、 前記液晶混合物として請求項1〜3のいずれかに記載の
液晶混合物を用いることを特徴とするマトリックス液晶
ディスプレイ。 - 【請求項5】前記液晶混合物の複屈折率が0.12ないし0.
20であることを特徴とする請求項4記載のディスプレ
イ。 - 【請求項6】前記液晶混合物の複屈折率が0.13ないし0.
18であることを特徴とする請求項5に記載のディスプレ
イ。 - 【請求項7】d・Δnを適切に選択することによって、
グーチ−タリー曲線の第二以上の透過最小で操作される
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載のディ
スプレイ。 - 【請求項8】前記セルの厚さが3〜10μmであることを
特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載のディスプレ
イ。 - 【請求項9】前記液晶混合物が式II 【化2】 (式中、 R″は10個までの炭素原子を有するアルキルまたはアル
コキシであり、 Aはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェ
ニレンであり、 r″は0または1であり、 X″はF、Clまたは塩素化および/またはフッ素化した
1、2またはそれ以上の炭素原子を有するアルキル、ア
ルケニルまたはアルコキシであり、そして L1″、L2″,Y″およびZ″は互いに独立にHまたはFで
ある。 ただし、L1″、L2″およびZ″の少なくとも1つはFで
ある。) の1種またはそれ以上の化合物を含んでいることを特徴
とする請求項4〜8のいずれかに記載のディスプレイ。
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