JPH0344594B2 - - Google Patents

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JPH0344594B2
JPH0344594B2 JP15999483A JP15999483A JPH0344594B2 JP H0344594 B2 JPH0344594 B2 JP H0344594B2 JP 15999483 A JP15999483 A JP 15999483A JP 15999483 A JP15999483 A JP 15999483A JP H0344594 B2 JPH0344594 B2 JP H0344594B2
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Japan
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liquid crystal
carbon atoms
alkyl group
compounds
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JP15999483A
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JPS6051778A (ja
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Kenji Furukawa
Hideo Saito
Hisayoshi Emoto
Shinichi Sawada
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JNC Corp
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Chisso Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は広いネマチツク液晶温度範囲を有する
液晶組成物に関する。 近年、液晶表示の応用分野が拡大し、最近では
屋外での使用分野も多くなつて来ている。特に自
動車用への応用では、当初クロツク等の数字表示
から始まり、現在は速度計を含めたダツシユボー
ド全体の計器の表示への実用化例が出はじめてい
る。この様に自動車のエレクトロニクス化と対応
して低電圧・低消費電力の液晶表示は今後も拡大
していくと思われるが、屋外で使用されるために
は、従来の時計や電卓に使用されてきた液晶組成
物では対応できず、種々の特性面での高機能化が
要求されている。 現在実用化されている自動車用デイスプレイに
用いられている液晶組成物のネマチツク液晶温度
範囲は−20℃〜80℃位のものが多い。しかし寒冷
地においては、−20℃以下の温度になることがし
ばしばあるため、ネマチツク液晶温度範囲の下限
は−30℃以下にすることが望まれている。又−20
℃での粘度が高く、低温での応答速度が遅いた
め、回路技術によつてその応答速度の遅さを補つ
ており、−20℃での粘度が少くとも400cp以下で
あることが望まれている。さらに従来の液晶組成
物を用いたデイスプレイのしきい値電圧の温度依
存性が大きいために、低温での時分割駆動が困難
であつた。 本発明の目的は、このような欠点を改良し、(1)
低温での液晶の安定性を増大し、(2)低温での粒度
を小さくして応答速度を速くし、(3)低温でのしき
い値電圧の温度依存性を小さくし、時分割駆動で
きる温度範囲を広くとることのできる様な、(4)N
−I点が80℃以上の液晶組成物を得ることにあ
る。 本発明者らは、上記の目的に合致する様な液晶
組成物を得べく鋭意研究を行なつた結果、以下に
示す如く液晶化合物を組み合わせることによりこ
れが達成されることを見いだし本発明に到達し
た。 即ち本発明は少くとも下記のA,C及びDの3
つの液晶成分を含有する液晶組成物で、その割合
はA,C,Dの3成分の合計量に対してAが10〜
35重量%、Cが20〜50重量%、Dが20〜60重量%
であることを特徴とする。ここでA液晶成分は一
般式 (上式中、R1,R2は夫々炭素数1〜8のアル
キル基を示し、
【式】は
【式】 又は
【式】を示す) で表わされる化合物、及び一般式 (上式中R3は炭素数1〜8のアルキル基を示
し、YはF又はClを示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
以上の化合物であり、 C液晶成分は一般式 (上式中R4は炭素数1〜8のアルキル基を示
し、
【式】は前記と同じ) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
以上の化合物であり、 D液晶成分は一般式 (上式中R5は炭素数1〜8のアルキル基を示
し、R6は炭素数1〜8のアルキル基、アルコキ
シ基、CN,F又はClを示し、
【式】は 前記と同じ) で表わされる化合物及び一般式 (上式中R7は炭素数1〜8のアルキル基を示
し、R8は炭素数1〜8のアルキル基又はアルコ
キシ基、CN,F又はClを示し、2つの
【式】は互に独立に
【式】又は
【式】であることを示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
以上の化合物である。 A成分である一般式()及び()式で表わ
される化合物は本出願人が先に夫々、特願昭58−
56693号(特開昭59−184166号)、特願昭58−
56692号(特開昭59−184165号)として特許出願
した化合物であるが、比較的低い融点とN−I点
を有する化合物で、液晶組成物の低温における結
晶の析出やスメクチツク相になるのを防ぐ役割
と、非常に低い粘度を有しているために液晶組成
物の粘度を下げる役割を果している。 ()式の化合物は4−アルキルフエニルアミ
ジン塩酸塩とアルキルマロン酸ジエステルをナト
リウムメトキサイドの存在下で環化反応させて
2,5−置換−4,6−ジヒドロキシピリミジン
誘導体とし、これをクロル化してクロルピリミジ
ン誘導体とした後、水素環元して得ることができ
る。 又()式の化合物は、まず4−フルオロベン
ゾニトリルに塩化水素ガスを反応させてイミドエ
ーテル塩酸塩誘導体とし、次いでアンモニヤガス
を反応させてアミジン塩酸塩誘導体を得、これと
アクロレイン誘導体とを塩基触媒存在下で縮合環
化反応を行うことによつて得ることができる。 この様な役割を果たす化合物としては従来から
一般式() (上式中R14は炭素数1〜8のアルキル基を示
し、R15は炭素数1〜8のアルキル基又はアルコ
キシ基を示す) で表わされる化合物が知られているが、A成分の
中でも特に()式で示される化合物は一般式
()で示される化合物と比較すると、粘度はあ
まり変わらないが、屈折率異方性値△nが大きい
特徴を有している。 液晶表示セルの基板間隔をdとすると、dと屈
折率異方性△nとの積は位相レターデーシヨンを
与え、液晶表示素子の背景色を決定する。この背
景色は少し緑色を帯びた領域が好まれ、△n・d
1.0μmのものが実用的には使われている。した
がつて△nが小さければ、dを大きくすることが
でき、液晶表示セルを製造する上では有利である
が、後述するように応答速度はd2に比例するた
め、dが大きくなると応答速度が遅くなる。 dを小さくすると応答速度は速くなるが、自動
車用のデイスプレイなどの大型表示素子になると
セルの製造技術上、dが小さい表示セルの製造は
極めて困難となり、実用的に見るとdは6〜8μm
が好ましい範囲と考えられ、従つて△nは0.125
以上のものが望まれる。今までに得られている知
見から、一般的には粘度が小さい液晶は△nも小
さい傾向があるが()式で示される化合物は粘
度の割には△nが大きいので本発明の目的の液晶
組成物の成分として非常に有用なものである。 次にC成分である一般式()であらわされる
化合物は公知のものであるが液晶組成物の△εを
大きくし、表示素子にした場合のしきい値電圧を
下げる目的で添加するものである。このような目
的で開発された化合物はまだ他にも種々あるが△
εが大きい化合物は概して粘度が高い。自動車用
デイスプレイに使用される表示素子の駆動電圧は
あまり低くする必要がなく、しきい値電圧は駆動
方法により異なり1.8V〜3.0Vが適当である。し
たがつて、△εをそれ程大きくする必要がなく、
粘度を重視して考えればよい。この様な見地から
一般式()であらわされる化合物が本発明の目
的とする液晶組成物の成分として非常に有用であ
る。 次にD成分である(),()式の化合物につ
いて説明する。まずTN型表示素子における応答
特性を表わす立ち上がり時間τr,立ち下り時間τd
は夫々次式で与えられる。 τr=η・d2/ε0△εV2−Kπ2 τd=η・d2/Kπ2 ここでη:液晶の粘度、d:液晶表示セルの基
板間隔、 ε0:真空の誘電率 △ε:液晶の誘電率異方性、V:印加電圧、 K:液晶の弾性定数、π:円周率 上式から判るように立ち上り時間τrは液晶の粘
度η、セル間隔dの他に印加電圧Vにも依存し、
Vを大きくすることによつてかなり短かくするこ
とができるが、立ち下がり時間τdは印加電圧V
に依存せず、液晶組成物のη/Kの値及び基板間
隔dで決定される。一般に液晶の弾性定数Kの温
度変化はネマチツク液晶の温度範囲内では小さい
が、粘度の温度変化は非常に大きく、温度の降下
とともに指数関数的に増加する。それ故η/Kは
近似的にηにほぼ比例し、低温領域で立ち下り時
間を速くするためには低温領域での液晶の粘度は
できるだけ小さくすることが望まれる。 今までに得られている知見から、実用的には低
温(−20℃)での粘度の上限は目安として400cp
である。A成分である一般式()及び()で
表わされる化合物の割合が多ければ多い程、粘度
は減少し応答速度的には良い結果をもたらすが、
一方で液晶組成物のN−I点を降下させる。 このN−I点の降下をD成分である一般式
()及び()式の化合物を添加することによ
り防ぐ訳であるが、このような化合物はA成分の
化合物より粘度が大きいためにあまり多すぎれば
粘度が上昇する。ここで(),()式の化合物
はいずれも本出願人が特許出願中の化合物で、そ
の△n値もあまり大きくない。 以上の様なA,C,D各成分の特性を生かして
目的とする特性のすぐれた液晶組成物を得るため
の各成分の割合は、種々検討の結果、前記した如
く、A成分が10〜35重量%、C成分が20〜50重量
%、D成分が20〜60重量%の範囲が好適であるこ
とが判つた。 D成分である()及び()式で表わされる
化合物はN−I点を上げるために使用されるが一
般式 (上式中R9,R10は夫々炭素数1〜8のアルキ
ル基を示し、2つの
【式】は互いに独立 に
【式】又は
【式】である) で表わされる化合物も組成物のN−I点を上昇さ
せる性質を有し、しかも粘度はその割には低く、
△nも大きいという特性を有しているので本発明
の組成物の成分として有用なものであるが、融点
が高く又解潜熱が大きいのでその混合割合はあま
り大きくは出来ずA,C,D3成分の合計量に対
して35重量%までである。()式の化合物も本
出願人が特願昭57−148283号(特開昭59−39876
号)として特許出願中のものである。 化合物()の製造法は以下のとおりである。
まず、4−置換シアノフエニルに塩酸ガスを反応
させ、イミドエーテル塩酸塩誘導体を得、これに
アンモニヤエタノール溶液と反応させてアミジン
塩酸塩誘導体とし、これとアルキル(オキシ)マ
ロン酸ジエステルをナトリウムメトキサイドの存
在下で環化反応させて2,5−置換−4,6−ジ
ヒドロキシピリミジンを得、それをクロル化して
2,5−置換−4,6−ジクロルピリミジン誘導
体とした後、水素還元することにより得られる。 次に一般式 (上式中R11は炭素数1〜8のアルキル基を示
す) で表わされる化合物及び一般式 (上式中R12,R13は夫々炭素数1〜8のアル
キル基を示す) で表わされる化合物も低粘度であり、しかも互変
性(エナンシオトロピツク)のネマチツク温度範
囲のある化合物で、液晶化合物のN−I点をあま
り降下させずに粘度を下げる効果を有する化合物
であるのでA,C,D,Bの各成分と共に使用し
て有用なものであるが、△nがあまり大きくない
ため、又結晶の析出という観点からもその混合割
合はA,C,D3成分の合計量に対し20重量%ま
でである。 (),()式の化合物も本出願人が夫々特願
昭57−51822号(特開昭58−170733号)、特願昭57
−48395号(特開昭58−167535号)として特許出
願中のものである。 ()式の化合物はトランス−4−(トランス
−4′−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシル
カルボン酸をアルキルアルコール中で少量の濃硫
酸と共に還流することにより得られる。 又()式の化合物は、まずトランス−4−
(トランス−4′−アルキルシクロヘキシル)シク
ロヘキサカルボン酸をそのメチルエステルとし、
それを還元してアルコールにした後、P−トルエ
ンスルホニルクロリドを反応させ、更にアルコラ
ートと反応させて得ることができる。 尚以上の各成分の他に通常添加使用される物
質、例えばドメイン除去を目的に0.01〜1重量%
程度添加されるカイラル物質等を加えることは本
組成物の特性を損わず何等問題はない。 第1表に本発明の組成物の実施例1〜6の組成
を、第2表にその特性値を示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 第1表,第2表から明らかな様に、本発明の液
晶組成物は、従来のもので問題になつていた低温
域での液晶安定性を−30〜−40℃まで拡げ、しか
も高温域も80〜90℃以上まで広がり、又低温での
応答速度も−20℃で秒表示の点減もできる様にな
つた。又△nもこの程度の大きさであれば大形パ
ネルで生ずる基板間隔のバラツキを吸収出来、表
示品位のすぐれた液晶表示を得ることができる。 更に本発明の組成物はしきい値電圧V10の温度
依存性は、現在実用化されている多くの液晶組成
物のそれが−30℃〜25℃の間で−8.7mV/℃,25
℃〜80℃の間で−14.2mV/℃程度であるのに対
し、−30〜25℃で−8.0mV/℃以上、25〜80℃の
間で−11.5mV/℃以上と小さく、−30℃〜80℃の
間でダイナミツク駆動のできる液晶表示素子を得
ることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少くとも下記のA,C及びDの3つの液晶成
    分を含有し、その割合はA,C,Dの3成分の合
    計量に対してAが10〜35重量%、Cが20〜50重量
    %、Dが20〜60重量%であることを特徴とする液
    晶組成物。 A液晶成分は一般式 (上式中、R1,R2は夫々炭素数1〜8のアル
    キル基を示し、【式】は【式】 又は【式】を示す) で表わされる化合物、及び一般式 (上式中R3は炭素数1〜8のアルキル基を示
    し、YはF又はClを示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
    以上の化合物。 C液晶成分は一般式 (上式中R4は炭素数1〜8のアルキル基を示
    し、【式】は前記と同じ) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
    以上の化合物。 D液晶成分は一般式 (上式中R5は炭素数1〜8のアルキル基を示
    し、R6は炭素数1〜8のアルキル基、アルコキ
    シ基、CN,F又はClを示し、【式】は 前記と同じ) で表わされる化合物及び一般式 (上式中R7は炭素数1〜8のアルキル基を示
    し、R8は炭素数1〜8のアルキル基又はアルコ
    キシ基、CN,F又はClを示し、2つの
    【式】は互に独立に【式】又は 【式】であることを示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
    以上の化合物。 2 少くとも特許請求の範囲第1項記載のA,
    C,Dの3成分及び下記B液晶成分の4成分を含
    有し、そのBの割合がA,C,Dの3成分の合計
    量に対して5〜35重量%であるところの特許請求
    の範囲第1項記載の液晶組成物。 B液晶成分は一般式 (上式中R9,R10は夫々炭素数1〜8のアルキ
    ル基を示し、2つの【式】は互いに独立 に【式】又は【式】であること を示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
    以上の化合物。 3 少くとも特許請求の範囲第2項記載のA,
    C,D,Bの4成分及び下記E液晶成分の5成分
    を含有し、そのE成分の割合がA,C,Dの3成
    分の合計量に対し10〜20重量%であるところの特
    許請求の範囲第2項記載の液晶組成物。 E液晶成分は一般式 (上式中R11は炭素数1〜8のアルキル基を示
    す) で表わされる化合物及び一般式 (上式中R12,R13は夫々炭素数1〜8のアル
    キル基を示す) で表わされる化合物からえらばれた1種又は2種
    以上の化合物。
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