JPH01308486A - 液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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シ、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、コンビエータ端末の表示装
置、テレビジ、ン受像器等の画像表示装置に応用されて
いる。この画像表示装置忙は、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）　
ＩＪフックス状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。その九め、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、上述したテレビシ、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
ージンを犬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チになる電圧
Ｖ５０と、しきい値電圧Ｖｔｈとの比ｒ（以下ｒ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、Ｍｅ　５ｃｈａｄｔ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ｒ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、ｖ５ｏ：透過率が５０％になるときの印加電圧 Ｖｔｈ　：　Ｌきい値電圧 に１１：液晶のスメレイ弾性定数 に３３：液晶の曲げ弾性定数 Δε　：液晶の誘電異方性 Ｃよ　：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、ｒ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ｔＯＮと、オフ動作するときの応答時間
ｔＯＦＦ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。

ｔａｒｔ”η／　Ｋ　ｑ　２・（３） ここで、η：粘度 ε。：真空中の誘電率 Ｅ　：電界強度 に２２：ねじれ弾性定数（ｔｗｉｓｔ　ｅｌａｓｔｌｅ
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（１！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５００〜５５０　ｎ
ｍ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れずかに立った
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は上小さくなり
、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Δｎ４の値を大きくするには、液晶の
、Δｎおよび／または液晶層厚ｄｉ大きくすれば良い。

この場合、液晶層厚ｄを内きくすると、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、Δ
ｎ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（１）に
より、液晶組成物の誘電異方性Δεと、液晶分子軸に垂
直な方向の誘電率を土との比Δｇ　／　を上の値を小さ
くすれば良いことが明らかである。

Δε／ε工の値を小さくするには、Δｅの値を小さくす
るか、またはε上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上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上の値を犬きくする場合、ε上の値
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シ、応答速度を遅くする。したが
って、低粘度で、且つΔε／ε上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
較的大きい直埋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、ペンセン環および／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、Δｎ
ｉ犬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、
エステル結合をもりた液晶化合物と、及び末端にシアン
基をもったΔｅ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、まな、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タテイツク相
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？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２０’ｅＰ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Δｎ
を大きくするために、Δ…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ΔＣ／−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Ｋ　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九粘度
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１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、シかも、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、上述し九欠点を解決する九めになされたもの
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重景チ； 一般式 （ここで　ＢＡ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）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重施チ； 一般式 （ここで、Ｒ、Ｒは炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
６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、−０−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（ｎｌ）で示される液晶化合物と、
選択的に一般式（ＩＶ）で示される液晶化合物を配合し
た第３の液晶材料を１０乃至３０重量％；および 一般式 （ここで、Ｒ，Ｒ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穫からなる第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 炉キシ基を有し、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１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 −０−ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ−ＣＨ，、を有するフェニル
・シクロ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
チイツク−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、またスメタ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埋型液晶化合物と、屈折率異方性
が大きく、Ｉ６が大きいシアン基を有する直埋型液晶化
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、さらに場合に応じて、末端に −０−Ｃ）Ｉ２−ＣＨ−ＣＩ−ＣＨ，、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
性の良い直埋型の液晶化合物、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、Ｒ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）であシながら、大きなＪＩ！ＩＩ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（１）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
シながら、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（１）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（Ｉｆ）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　ａＡ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（Ｉ
Ｉ）で示される液晶化合物は、大きなΔｎ（０，２以上
）ｔ−有する高温液晶化合物である（Ｎ−Ｉ点温度１９
０〜２１０℃）。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Δｎｆ：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
（ｎ）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
）　、　（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、Ｒ、Ｒは炭素数２〜５０直鎖アルキル基、Ｒ
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−０−ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ−ＣＨ，、、Ｒ
８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、Ｒ
６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
〜１０ｃ、と極めて低（、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
一〇−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ３で示される液晶化合
物は、粘度が１１〜１６　ｃｐと若干高いが、屈折率異
方性Δｎが０．１種度と比較的太き（、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。シ友がって、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０．０
８程度と小さいが、粘度が９〜１３ａｐという様に比較
的／トさく、トラン系液晶化合物との相溶性に優れてお
シ、Ｎ−Ｉ点温度が３３〜４６℃である。

し九がって、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（夏）及び一般式（ＩＹ）で示される液晶化
合物のうち、１８！又は２種以上を配合して第３の液晶
材料とする。

液晶組成物の銹電異方性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Ｍ。

（Ｖｌ）　、　（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、ヒフェ
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、Ｒ−Ｒは炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
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２０〜３０　ｃｐと低
粘度であシ、Δｎの値も０．１１〜０．１３穆度と比較
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（Ｖｌ）で示される液晶化合物は、Δｎの値が０
．１９穆度と大きく、Δεの値も１２〜１４程度と大き
く、粘度が２２〜３０　ｃｐ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溶性が劣る。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３０　ｅｐ以上と高い。

これらの一般式（Ｖ）　、　（Ｖｌ）　、　（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液晶化合物であシ、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１１！ＫＡ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
！量％の範囲で、第２の液晶材料が３乃至１３重量らの
範囲で、第３の液晶材料が１２乃至２５重量うの範囲で
、第４の液晶材料が９乃至２９重量らの範囲である。

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（１）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ＫＲ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、Ｒがアルキル基である液晶化合物が１０乃至３０
重量％であシ、Ｒ２がアルコキシ基である液晶化合物が
２０乃至６０重量うである。

第３の液晶材料は一般式（１）で示される液晶化合物の
みを１２乃至２２重ｔ％の割合で又は、−紋穴（１）で
示される液晶化合物と、−紋穴（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。−紋穴（１）
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、場合に応じて、−紋穴（Ｉ）
・のＲ６が−０−ＣＨ−ＣＨ＝Ｃ）Ｉ−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。

−紋穴（Ｉ）のＲ６がアルコキシ基である液晶化合物と
、Ｒが一〇−ＣＨ２−ＣＨ＝　ＣＨ−ＣＨ、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。Ｒ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Ｒが０−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ，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（１）で示される液晶化合物と、−紋穴（ＩＹ）で示
される液晶組成物とからなる場合、−紋穴（１）のＲ６
がアルコキシ基で示される液晶化合物と、−紋穴（ＩＶ
’）で示される液晶化合物は、それぞれ１０乃至１５重
量うの割合で配合される。

−紋穴（１）のＲ６が−０−ＣＨ２−ＣＨ＝Ｃ）Ｉ−Ｃ
Ｈ３で示される液晶化合物と、−紋穴（ＩＩ／）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１５ｆｉ量鳴の範囲であることが望ましい。−
紋穴（１）のＲ６がアルコキシ基で示される液晶化合物
と、Ｒ６が一〇−ＣＴ（２−ＣＨ＝０１（−ＣＨ，で示
される液晶化合物と、−紋穴（ｒＹ）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１
０重、４１％、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シ、この−紋穴（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２
０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）、−紋穴（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、−紋穴（Ｖ）で示される液晶化合物と、−紋
穴（Ｗ）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−紋穴（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重量ら
、４乃至１５重量％の割合で配合される。さらに−紋穴
（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重量らの割合であること
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、以下のとおシである。

則ち、第１の液晶材料としては、−紋穴（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Ｒ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、−紋穴（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
（１）のＲ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１ｃ３乃至２２重量％の割合で配合し、第４の
液晶材料としては、−紋穴（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、−紋穴（ＶＩ）で
示される液晶化合物と、一般式個）で示される液晶化合
物とを、それぞれ選択的に５乃至２５ｘ′ｉ％、１０乃
至３０重量％の割合で配合する。

液晶組成物のΔε／ε工の値を小さくし、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ＣＩ）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が一〇−
ＣＨ２−ＣＨ＝Ｃ）Ｉ−ＣＨ３で示される液晶化合物を
１０乃至１５重重景の割合で配合する。第４の液晶材料
としては、−紋穴（ＶＩで示される液晶化合物が５乃至
１５重量％の割合で、−紋穴（Ｗ）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、一般式値）のＲ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重重景の割合で、およびＲが−０−Ｃ’Ｈ
２−Ｃ１（＝ＣＨ−ＣＨ３で示される液晶化合物が１０
乃至１５ｉｉ％の割合で配合される。第４の液晶材料と
しては、−紋穴Ｍで示される液晶化合物を５乃至１５重
重景の割合で含有し、選択的に、−紋穴（ＶＩ）又は一
般式傭）で示される液晶化合物をそれぞれ３乃至６重−
ｉ％、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２１　ｃ
ｐ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。

下記表１に示す液晶化合物全同表に示す割合（重量％）
で配合して１２種類の液晶組成物を調製し、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。結果を表２に記載する。

実施例１の液晶組成物は、Δｎが大きい液晶化合物とし
ては低粘度の式（１）の液晶化合物と、Δｎが高い＋％
ｉ　ｍ液晶である式（…）の液晶化合物と、低粘度液晶
である式（１）の液晶化合物を用いることによって高い
Δｎ′！！！−維持したままで、ネマチック温度範囲の
拡大及び低粘性化を図り、これにΔεが大きいｐ型液晶
としてｐ型液晶の中では低粘度で、高Δｎの一般式（Ｖ
）　、　（■）の液晶化合物全混合したことによりｔＩ
電率異方性Δｅの値を正に大きくし、全体としてネマチ
ック温度範囲を拡大すると共に、低粘度化を実現したも
のである。

実施例２の液晶組成物は、実施例１の液晶組成物に対し
、Ｒ２がアルコキシ基であるΔｎが大きい式（１）の液
晶化合物と、Δｎが大きい式（Ｖｌ）のｐｍ液晶化合物
との組成比を増加式せることにより、さらに高いΔｎを
得たものである。

実施例３の液晶組成物は、実施例２の液晶組成物に対し
、Ｒ２がアルコキシ基である式（１）の液晶化合物と、
式（Ｖｌ）のｐｆｆｉｆｆ化合物と・の組成比を増加さ
せてさらに高いΔｎを得るとともに、式（１）の液晶化
合物のうち、Ｒがアルキル基（Ｒ４がエチル）である化
合物α！１を用いることＫよってさらに低粘度にしたも
のである。

実施例４の液晶組成物は、実施例１で用いたＲ２がアル
コキシ基である式（１）の液晶化合物の他に、ａｔ　、
　Ｒ２の炭素数が異なる化合物（２）　、　（５）　ｆ
！：配合し低温側のネマチック温度範囲を広げるととも
に、低粘性化を実現したものである。Ｒがアルキル基、
Ｒ２がアルコキシ基である式（１）の液晶化合物は、Ｒ
１＋　Ｒ２基の炭素数により粘度や低温特性において結
晶性やスメチック性に関し、少なからぬ差異がある。−
船釣には、Ｒ、Ｒ基の炭素数が多い方がスメクチック性
が強く、炭素数が少ない方が結晶性が強い。また、炭素
数が同じでもアルキル基とアルコキシ基との炭素数のバ
ランスで粘度および転移点が微妙に異なる。したがって
、この実施例では、温度範囲を広げるとともに低粘度化
に適した炭素数の組合せ？　Ｒ１のアルキル基、Ｒのア
ルコキシｉＫもりた化合物（２）、（５）ｆ、用いてい
る。

実施例５の液晶組成物は、実施例４の液晶組成物に対し
て、式（ＩＩ）の高温液晶化合物の割合を減少し、Ｒ２
がアルキル基でろる式（１）の液晶化合物のｆｉｔ−増
加させることによってさらに低粘度にした゛ものである
。

実施例６の液晶組成物は、式（■）のｐｍ液晶化合物を
用いることによってΔｎを著しく大きくしたものである
。しかしながら、実施例１〜５の液晶組成物に比べて粘
度が若干高めである。

実施例７および８の液晶組成物は、実施例６の液晶組成
物に対し、式（■）のｐｍ液晶化合物の量を減少させ、
式（１）の低粘性液晶化合物のうち化合物（ロ）の量を
増加させることによって低粘度にし友ものでるる。

実施例９および１０の液晶組成物は、実施例６〜８の液
晶組成物に対し、Ｒ２がフルコキシ基である式（１）の
液晶化合物を用いることによって高いΔｎ値をほぼ維持
しつつ低粘度にしたものである。

実施例１１は、屈折率異方性Δｎが大きい式（Ｉ）。

（…）の液晶化合物と比較的屈折率異方性Δｎが大きい
式（１／Ｉ）のＮｐ　Ｍ、晶化合物を用いることによっ
て、低粘度と大きな屈折率異方性Δｎを得た組成物であ
りＲ電異方性ΔＣの値は３．３である。

実施例１２は、ｒ特性を良くするために、Δいよの値を
小さくしようとした組成物であり、その丸め、Δｌの大
きい式（ＶＩ）　、　（■）のＮｐ液晶化合物の配合割
合を減少させ、ΔＣの値ヲ１．７と小さくしている。

表２に示し念各種、特性の測定結果かられかるよりに、
これらの液晶組成物は、屈折率異方性Δｎの値が０．１
８以上と大きく、且つ粘度が２１ｅｐ以下と小さい。そ
して、この液晶組成物金用込た液晶表示素子は、Δｎｄ
の値が１．４〜１．５あるいはそれ以上に設定すると透
Ａ元の波長依存性が軽減式れる・また、この発明の液晶
組成物は屈折率異方性Δｎの値が大きいので、液晶１厚
を小さくすることができ、しかも低粘度である恵め応答
速度が３８　ｍ５ｅｃ以下と速い。

ところで、液晶表示素子の特性については、Δｇ／よの
値を小はぐした方が良いことは前述したとおりである。

前述した実施例１２の如くΔをＡ１の値を小さくした液
晶組成物を用い次液晶表示素子のｒ％性は、１．０８５
でるり、実施例１１の如くΔＣの値が大き込液晶組成物
を用いた液晶表示素子のｒｒＰ性が１．１００であるこ
とからして、Δいよの値が小さい方がｒ％性が良いこと
は明らかである。

しかし、高い屈折率異方性Δｎを維持したままＮｐ液晶
の配合割合金車に減少させて、ΔＣ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、前述した相溶性全
改善するために、各種の液晶化金物との相溶性に優れた
一般式（１）で示す液晶化合物のうち、Ｒが−、０−Ｃ
Ｉ（２−ＣＨ＝　ＣＩ（−ＣＨ３である液晶化合物、お
よび／または一般式（ＩＭ）で示はれる液晶化合物を選
択的に配合する。

この様にして、ｒ特性を改善する次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ｉｇ）で配合してＵ１４ｉ
ＪＳシた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
的特性全測定した。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、−紋穴（１）で示される液晶化合物
のＲが−０−ＣＨ２−ＣＨ＝　ＣＨ−ＣＨ３である、液
晶化合物（１６）　、　（１７）　、　（１Ｂ）　又は
、−紋穴（ＩＶ）　テ示される液晶化合物（１９）　、
　（２０）　、　（２１）　ｆ用いることにより、液晶
組成物の結晶性全軽減した。その結果、これらの液晶組
成物はｒ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４０液晶材料の
うち、Δｎが太きｈ式（Ｖｌ）の液晶化合物（２４）　
ｔ−用いることにより、さらにΔｎｉ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（１
）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
（１）の液晶化合物（１３）　、　（１４）。

（１５）　Ｋ代えて、液晶化合物（１６）　、　（１７
）　、　（８）及び式（１ｖ）の液晶化合物（１９）　
、　（２０）　、　（２１）１配している。

これらの液晶組成物は、Δｎが太き層液晶化合物（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、Ｎ
ｐ液晶化合物としてもΔｎが大きい式（■）の液晶化合
物（２５）、　（２６）。

（２７）　、さらに加わえて式（Ｖｌ）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（ＩンのΔｎが大きい液晶化
合物（１６）、（１７）　、　（１８）又は式Ｃ１’／
）（Ｄ粘［ｄｆ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、５ＡＩ！Ａ例１９は低粘度の
液晶組成物でろる。実施例２１は、式■の液晶化合物（
１３）　’ｔ−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ｉｉＩ
特性を表わした弐４から明らかな如く、屈折率異方性Δ
ｎは、０．１９以上と極めて大きく、且つ粘度も１　Ｓ
　ｅｐ以下と低い、そして、誘電異方性ΔＣ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、ｒ特性は、ΔｅＡ工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（１）のＲがアルキル基又はアルコシキ基を
用いた液晶化合物（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３Ｏｎ、、。以下といり様に高速応答を必要とするテ
レビジ目ン画像？：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（１）の化合物（１３）　
、　（１４）　、　（１５）と、式（１）の液晶化合物
（１６）　、　（１７）　、　（１８）及び式（ｆｆ）
の化合物（１９）　。

（２０）、　（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Ｋ、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。

出願人代理人　弁理士　鈴　江　武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）正の誘電異方性を有する液晶組成物であって、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ここで、Ｒ＾１は炭素数２〜５の直鎖アルキル基、Ｒ
   ＾２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 ▲数式、化学式、表等があります▼（II）　 （ここで、Ｒ＾３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）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 ▲数式、化学式、表等があります▼（III） ▲数式、化学式、表等があります▼（IV） （ここで、Ｒ＾５、Ｒ＾７は炭素数２〜５の直鎖アルキ
   ル基、Ｒ＾６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−ＣＨ＿２−ＣＨ＝Ｃ
   Ｈ−ＣＨ＿３、Ｒ＾８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）で示され
   る液晶化合物と、選択的に、一般式（IV）で示される液
   晶化合物を配合した第３の液晶材料を１０乃至３０重量
   ％； 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｖ） ▲数式、化学式、表等があります▼（VI） ▲数式、化学式、表等があります▼（VII） （ここで、Ｒ＾９、Ｒ＾１＾０は炭素数２〜５の直鎖ア
   ルキル基、Ｒ＾１＾１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。 （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。 （３）第１の液晶材料は、一般式（ I ）のＲ＾２がア
   ルキル基である液晶化合物が２０乃至６０重量％の割合
   で、およびＲ＾２がアルコキシ基である液晶化物が選択
   的に１０乃至３０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。 （４）第３の液晶材料は、一般式（III）で示される液
   晶化合物を１２乃至２２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。 （５）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６がア
   ルキル基である液晶化合物が１０乃至２０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。 （６）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６がア
   ルコキシ基である液晶化合物が１５乃至２５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。 （７）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６がア
   ルキル基である液晶化合物が１５乃至２０重量％の割合
   で、およびＲ＾６がアルコキシ基である液晶化合物が３
   乃至５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。 （８）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６がア
   ルコキシ基である液晶化合物が１０乃至１５重量％の割
   合で、およびＲ＾６が−Ｏ−ＣＨ＿２−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ
   Ｈ＿３である液晶化合物が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。（９）第３
   の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６がアルキル基で
   ある液晶化合物が３乃至５重量％と、Ｒ＾６がアルコキ
   シ基である液晶化合物が７乃至１０重量％と、Ｒ＾６が
   −Ｏ−ＣＨ＿２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＿３である液晶化合
   物が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。 （１０）第３の液晶材料は、一般式（III）で示される
   液晶化合物が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。 （１１）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６が
   アルコキシ基で示される液晶化合物が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１０乃至１５重量％の割合で配合されている請求項１
   ０記載の液晶組成物。 （１２）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６が
   −Ｏ−ＣＨ＿２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＿３で示される液晶
   化合物が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１０乃至１５重量％の割合
   で配合されている請求項１０記載の液晶組成物。 （１３）第３の液晶材料は、一般式（III）のＲ＾６が
   アルコキシ基で示される液晶化合物が７乃至１０重量％
   の割合で、Ｒ＾６が−Ｏ−ＣＨ＿２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ
   ＿３で示される液晶化合物が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５乃至１
   ０重量％の割合で配合されている請求項１０記載の液晶
   組成物。 （１４）第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示される液
   晶化合物が１０乃至２０重量％の割合である請求項１記
   載の液晶組成物。 （１５）第４の液晶材料は、一般式（Ｖ）で示される液
   晶化合物が１０乃至３０重量％の割合で、および一般式
   （VI）で示される液晶化合物が３乃至１０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。 （１６）第４の液晶材料は、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、および一般式（
   VII）で示される液晶化合物が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。 （１７）第４の液晶材料は、一般式（VI）で示される液
   晶化合物が４乃至６重量％の割合で、および一般式（V
   II）で示される液晶化合物が、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。 （１８）第１の液晶材料は、一般式（ I ）のＲ＾２が
   アルキル基で示される液晶化合物が２０乃至６０重量％
   の割合で、および選択的にＲ＾２がアルコキシ基で示さ
   れる液晶化合物が１０乃至２０重量％の割合で配合され
   ； 第２の液晶材料は、一般式（II）で示される液晶化合物
   が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Ｒ＾６がアルキル
   基で示される液晶化合物が１０乃至２０重量％、Ｒ＾６
   がアルコキシ基で示される液晶化合物が選択的に配合さ
   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５乃至２５重量％の割合と、一般式（VI）
   で表わされる液晶化合物が５乃至２５重量％と、及び選
   択的に一般式（VII）で示される液晶化合物が１５乃至
   ２５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。 （１９）第１の液晶材料は、一般式（ I ）のＲ＾２が
   アルキル基で示される液晶化合物が２０乃至６０重量％
   の割合で、および選択的に、Ｒ＾２がアルコキシ基で示
   される液晶化合物が１０乃至２０重量％の割合で配合さ
   れ； 第２の液晶材料は、一般式（II）で示される液晶化合物
   が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Ｒ＾６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１０乃至１
   ５重量％の割合で、および、Ｒ＾６が−Ｏ−ＣＨ＿２−
   ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＿３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；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。 （２０）第１の液晶材料は、一般式（ I ）のＲ＾２が
   アルキル基で示される液晶化合物が２０乃至６０重量％
   の割合で、および選択的に、Ｒ＾２がアルコキシ基で示
   される液晶化合物が１０乃至２０重量％の割合で配合さ
   れ； 第２の液晶材料は一般式（II）で示される液晶化合物が
   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Ｒ＾６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５乃至１５重量％の割合で、およ
   びＲ＾６が −Ｏ−ＣＨ＿２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＿３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；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５乃至１５重量％の割合で、選択的に一般式（VI）又
   は一般式（VII）で示される液晶化合物がそれぞれ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。