JP4469426B2 - アクティブマトリックス用のネマティック液晶組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、良好な信頼度を有することを特徴とするアクティブマトリックス用途用のネマティック液晶組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリックスディスプレイ（ＡＭＤ）は、高度情報容量を有する、市場で興味深いディスプレイとして格別に好まれている。このようなＡＭＤはＴＶ用途に、および／また自動車用および航空機用の高度情報容量を有するディスプレイとして使用される。
ＡＭＤは各画素で集積される非線型電気切換素子を備えている。非線型駆動素子としては、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）［Okubo,U.等によるSID82 Digest,40〜41頁（1982）］またはダイオード（例えば、金属絶縁体金属：ＭＩＭ）［Niwa,K.等によるSID84 Digest,304〜307頁（1984）］を使用することができる。これらの非線型駆動素子は、良好な視覚角度特性を得ることができる場合には、むしろ平坦な電気光学特性曲線を伴う電気光学効果の使用を可能にする。
【０００３】
従って、９０゜のねじれ角を有するＴＮ型ＬＣセル［Schadt,M.およびHelfrich,W.によるAppl.Phys.Lett.,18,127（1971）］を使用することができる。広い視覚角度にわたり良好なコントラストを得るためには、第一光透過率極小値で動作することが要求される［Pohl,L.,Eidenschink,R.,Pino,F.del,およびWeber,G.によるドイツ国特許DBP 3022818（1980）および米国特許4398803（1981）;Pohl,L.,Weber,G.,Eidenschink,R.,Baur,G.およびFehrenbach,W.によるAppl.Phys.Lett.,38,497（1981）;液晶部門で発表されたWeber,G.,Finkenzeller,U.,Geelhaar,T.,Plach,H.J.,Rieger,B.およびPohl,L.によるInt.Symp.on Liq.Cryst.,Freiburg（1988）］。これらのＡＭＤはＴＶ用途に充分に適しており、従って市場で格別の注目を浴びている。
【０００４】
これらの用途に対しては、液晶の数種の物性が、受動的ＴＮディスプレイの場合よりもさらに重要になる。ＡＭＤの性能に関して決定的な数種の物性には、液晶の抵抗値および安定性がある［Togashi,S.,Sekiguchi,K.,Tanabe,H.,Yamamoto,E.,Sorimachi,K.,Kajima,E.,Watanabe,H.,Shimizu,H.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：A210〜288;Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,144頁以降、Paris;Stromer,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,145頁以降、Paris］。
【０００５】
ＡＭＤでは、非線型切換素子がマルチプレックス手法(scheme)でアドレスされる。これらの素子は活性である制限時間内は、画素の電極を帯電させる。次いでこれらの素子は、次回に再度アドレスされるまで、不活性になる。従って、活性化した（帯電した）画素に対する電圧の変化は望ましくないことが、このようなディスプレイの非常に重大な特徴でもある。この画素の放電は、２つの因子により決定される。これらの因子は、液晶を含む画素の電極の容量および電極間の誘電性物質、すなわち液晶の抵抗値である。画素における電圧の減衰の固有時定数（ＲＣ時間）は、２回のアドレスサイクル間の時間（ｔ_adr．）よりも格別に長くなければならない。ＡＭＤの性能を説明するためにしばしば使用されるパラメーターは、画素の電圧保持率（ＨＲ）である：
【０００６】
【数１】

【０００７】
画素における電圧は、この保持率が増加するに従い指数的に減衰されるから、格別に大きい抵抗値を有する液晶材料が必要である。
ディスプレイ内部に存在する液晶の抵抗値にとって重要な数種の問題点があり、この問題点には、例えば配向層、配向材料の硬化条件などがある。あまり重要ではないものの、使用する液晶の電気的性質も問題である。特に、ディスプレイ内部の液晶の抵抗値は、画素における電圧低下の大きさを決定する。
従って、大きい抵抗値およびＡＭＤで使用するのに適するその他の物性、例えば格別に低いスメクティック−ネマティック転移温度を伴う広いネマティック中間相範囲を有し、かつまた低温において結晶化しない液晶組成物に対する多大の要求が依然として存在している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、良好な信頼度、大きい抵抗値および他の要求にもまた適合する低粘度を有する液晶組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明により、下記成分を含有することを特徴とする、正の誘電異方性を有する極性化合物を基材とするネマティック液晶組成物が良好な信頼度を備えており、上記課題を解消するものとしてＡＭＤ用に格別に適することが見出だされた：
下記グループ１：
【化７】

式中、Ｒ¹は炭素原子５個または６個以上を有する直鎖状アルキル基である、から少なくとも１種の化合物を５〜１５重量％、
【００１０】
下記グループ２：
【化８】

式中、Ｒ²は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
から少なくとも２種の化合物を５〜３０重量％、
下記グループ３：
【化９】

式中、Ｒ³は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
から少なくとも４種の化合物を１５〜４０重量％、
【００１１】
下記グループ４：
【化１０】

式中、Ｒ⁴は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
から少なくとも３種の化合物を１５〜３０重量％、
下記グループ５：
【化１１】

式中、Ｒ⁵は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
から少なくとも２種の化合物を１０〜４０重量％、および
【００１２】
下記グループ６：
【化１２】

式中、Ｒ⁶およびＲ⁷はそれぞれ独立して、炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基であり、そしてＲ⁸およびＲ⁹はそれぞれ独立して、炭素原子１〜５個を有する直鎖状のアルキル基またはアルコキシ基である、
から少なくとも１種の化合物を約１〜２５重量％、含有することを特徴とする、ネマティック液晶組成物。
【００１３】
非常に長いＲＣ時間値をＡＭＤで得ることができる。これらの組成物はまた、減少された粘度および非常に良好な信頼度を備えており、ＡＭＤを第一光透過率極小値で動作することを可能にし、かつまた−３０℃において１０００時間にわたり、いかなる結晶化も示さない。
グループ１〜６からの化合物は、ドイツ国特許2636684および同3321373、ヨーロッパ特許0125563、国際特許出願WO 89/02884、WO 91/03450およびWO 91/00411ならびにUSP 4,302,352から公知であるか、あるいは公知化合物と同様にして製造することができる。
【００１４】
本発明による組成物の製造は、慣用の方法で行う。一般に、少ない方の量で使用される成分の所望量を、主成分を構成する成分中に、好ましくは高められた温度で溶解させる。この温度を主成分の透明点以上であるように選択すると、溶解プロセスの完了を特に容易に見ることができる。
しかしながら、諸成分の適当な有機溶剤中の溶液、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の溶液を混合し、充分に混合した後、次いで溶剤を例えば減圧蒸留により除去することもできる。この方法の場合には、溶剤がいずれの夾雑物または望ましくないドーピング物質も導入しないことを確実にしなければならないことは自明である。
【００１５】
適当な添加剤、例えば多色性染料、を使用することによって、本発明による液晶相は、従来開示された全ての種類のＡＭＤのいずれでも使用することができるように変性することができる。
本特許出願書および下記の例において、液晶化合物の構造は、頭文字で示されており、化学式への変換は以下の表Ａに従い達成される。基Ｃ_nＨ_2n+1およびＣ_mＨ_2m+1は全部、ｎ個及びｍ個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖状アルキル基である。
【００１６】
表Ａ：
【化１３】

【００１７】
【化１４】

【００１８】
【実施例】
以下の例は本発明を説明するものであって、本発明を制限するものではない。各例において、液晶物質の融点および透明点は、摂氏度で示されている。パーセンテージは重量によるものである。
信頼度は５０℃における駆動を検査することによって行い、しきい電圧の不均一が見出されるまでの時間を示す。
【００１９】
例１
【表１】

【００２０】
透明点 ：７４℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］：＋０．０８７３
△ε［１ｋＨｚ、２０℃］ ：７．２
粘度［ｍｍ²／秒］ ：２６
Ｖ_(10,0,20) ［Ｖ］ ：１．７０
Ｔ_on＋Ｔ_off［ｍｓ］ ：１３１
信頼度［時間］ ：＜３００
【００２１】
例２
【表２】

【００２２】
透明点 ：７４℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］：＋０．０８５８
△ε［１ｋＨｚ、２０℃］ ：６．２
粘度［ｍｍ²／秒］ ：１８
Ｖ_(10,0,20)［Ｖ］ ：１．７６
Ｔ_on＋Ｔ_off［ｍｓ］ ：１９１
信頼度［時間］ ：＜３５０
【００２３】
比較例３
【表３】

【００２４】
透明点 ：７７℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］：＋０．０９０６
△ε［１ｋＨｚ、２０℃］ ：８．５
Ｖ_(10,0,20)［Ｖ］ ：１．４０
Ｔ_on＋Ｔ_off［ｍｓ］ ：１２６
信頼度［時間］ ：＜６００

Claims (4)

1. 正の誘電異方性を有する極性化合物を基材とする良好な信頼度を有するアクティブマトリクスディスプレイ用ネマティック液晶組成物であって、下記グループ１：
   

   

   式中、Ｒ¹は炭素原子５個または６個以上を有する直鎖状アルキル基である、
   から少なくとも１種の化合物を５〜１５重量％、下記グループ２：
   

   

   式中、Ｒ²は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
   から少なくとも２種の化合物を５〜３０重量％、下記グループ３：
   

   

   式中、Ｒ³は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
   から少なくとも４種の化合物を１５〜４０重量％、下記グループ４：
   

   

   式中、Ｒ⁴は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
   から少なくとも３種の化合物を１５〜３０重量％、下記グループ５：
   

   

   式中、Ｒ⁵は炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基である、
   から少なくとも２種の化合物を１０〜４０重量％、および下記グループ６：
   

   

   式中、Ｒ⁶及びＲ⁷はそれぞれ独立して、炭素原子２〜６個を有する直鎖状アルキル基であり、そしてＲ⁸およびＲ⁹はそれぞれ独立して、炭素原子１〜５個を有する直鎖状のアルキル基またはアルコキシ基である、
   から少なくとも１種の化合物を１〜２５重量％、
   からなることを特徴とする、ネマティック液晶組成物。
2. グループ５から２種または３種の化合物を含有することを特徴とする、請求項１に記載のアクティブマトリクスディスプレイ用ネマティック液晶組成物。
3. 請求項１または２に記載のアクティブマトリクスディスプレイ用液晶組成物の電気光学用途への使用。
4. 請求項１または２に記載のアクティブマトリクスディスプレイ用液晶組成物を含有する電気光学液晶ディスプレイ。