JPH0625667A - ネマチック液晶組成物 - Google Patents
ネマチック液晶組成物Info
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
H、F、R1:アルキル基、アルケニル基、R2:アルキ
ル基、アルコキシル基、アルケニルオキシ基)で表わさ
れる化合物及び他の一般式(III)〜(XX)で表わ
される化合物から成る群から選ばれる化合物を含有する
ネマチック液晶組成物。 【効果】 しきい値電圧が低く、良好な応答速度を示
し、しかも化学的安定性の高いネマチック液晶組成物で
ある。従って、優れた高速応答性、画面のちらつきやク
ロストークの低減した液晶表示素子の作製に有用なもの
である。
Description
して有用なネマチック液晶組成物及び該組成物を用いた
液晶表示装置に関する。
(ツイステッド・ネマチック−液晶表示装置)があり、
時計、電卓、電子手帳、ポケットコンピュータ、ワード
プロセッサ、パーソナルコンピュータなどに使用されて
いる。
面に表示される情報量が増大しており、コントラスト及
び視野角等の表示品位面から特にワードプロセッサ、パ
ーソナルコンピュータなどの高時分割駆動の要求に応え
られる方式として、シェファー(Scheffer)等[SID '8
5 Digest, P.120 (1985)]あるいは衣川等[SID '86Dig
est, P.122 (1986)]によってSTN(スーパー・ツイステ
ィッド・ネマチック)−LCDが開発され、ワードプロセ
ッサ、パーソナルコンピュータなどの高情報処理用の表
示に広く普及しはじめている。
やSTN-LCDは依然として、特に液晶材料の化学的安定
性、液晶表示装置の低電圧駆動性、プレチルト角に係わ
る表示性能、作製時歩留まりの向上等種々の課題を有し
ている。
ンピューター等の情報量の多いSTN-LCDには高時分割数
で、良好な駆動特性を要求されるが、時分割数の増大は
駆動電圧の上昇を引き起こし、駆動回路に大きな影響を
与える。これを低減させる一つの方法として、例えば、
誘電異方性の大きな液晶材料を用いて駆動電圧を低下さ
せる方法が知られており、このような液晶材料として
は、エステル系、ビフェニル系等の化合物がある。
は、液晶材料の粘性を増加させて良好な応答特性を得る
ことを困難にさせたり、あるいは各画素毎のキャパシタ
ンス成分を増加させるものであり、表示可能な駆動周波
数範囲を狭め、これによりクロストークを発生させる等
の問題を有している。
の場合、一般的に、調製された初期あるいは促進テスト
後の抵抗値が低いことが知られているが、この様な液晶
材料の低い抵抗値は、時分割数の増大により表示画面の
ちらつきやコントラストの低下等を引き起こす原因とな
り、好ましくなかった。
目的で、STN-LCDにはバックライトを補助光源として利
用することが一般的である。このために、バックライト
方式のSTN-LCDに用いられる液晶材料には、耐熱性及び
耐光性等の化学的安定性が新たに要求されている。
N-LCD用液晶材料として、しきい値電圧が低く、しかも
化学的安定性の高いネマチック液晶組成物を提供するこ
とにあり、また、この液晶組成物を用いた高時分割特性
を有する液晶表示装置を提供することにある。
決するために、(1)一般式(I)
2〜5の整数を表わし、mは0又は1を表わし、XはH
又はFを表わす。)で表わされる化合物及び(2)一般
式(II)〜(XX)
アルキル基又はアルケニル基を表わし、R2は炭素原子
数2〜7の直鎖状アルキル基、アルコキシル基又はアル
ケニルオキシ基を表わし、R3及びR4は各々独立的に、
炭素原子数2〜7の直鎖状アルキル基を表わし、環Aは
1,4−フェニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基
を表わし、X1はCH3又はHを表わし、X2はH又はF
を表わす。)で表わされる化合物から成る群から選ばれ
る化合物を含有することを特徴とするネマチック液晶組
成物を提供する。
化合物の代表的なものの例(No.1〜6)とその相転移
温度を下記第1表に、また、一般式(II)〜(XX)
で表わされる化合物の代表的なものの例(No.7〜3
8)と、その相転移温度を下記第2表及び第3表に掲げ
る。
性液体相に相転移する温度を、c.p.は液晶相から等方性
液体相に相転移する温度を表わす。)本発明の液晶組成
物の特徴の一つは、一般式(I)で表わされる化合物を
含有する点にある。本発明者らは、この一般式(I)の
化合物がネマチック液晶材料の応答速度を悪化させるこ
となく駆動電圧を低減する効果を有することを初めて見
い出した。更に、一般式(I)の化合物は、表示特性に
重要な液晶材料の弾性定数にも有用なものであり、特に
弾性定数K11を効果的に低減できる効果を有し、これに
より大きな弾性定数比K33/K11を示すネマチック液晶
組成物を調製可能とするものである。
基に一般式
数を表わす。)で表わされるアルコキシアルキル基を有
することにより、より優れた効果を示し得るのである。
もし、一般式(I)で表わされる化合物の類似構造を有
する化合物、例えば、一般式(I)における末端基がア
ルキル基である化合物、あるいはnが6以上である化合
物の場合、このような効果は現れないか又は極めて小さ
なものとなる。また、一般式(I)において、nが1で
ある化合物、特にkが1であり、mが1である化合物の
場合、通常の保存状態でも化学変化を生じやすく、また
特にkが4以上である化合物の場合、液晶性が著しく低
下してしまう等の問題を有している。
のわずかな違いが無視され得ない結果をもたらすもので
あり、本発明において見いだされた驚くべき事実であ
る。このことを明らかにするために、以下の実験を行っ
た。
晶として、下記混合液晶(A)及び混合液晶(B)を調
製した。尚、混合液晶(A)は、本発明に係わる一般式
(II)で表わされる化合物からなるものである。
び第1表中の本発明に係わるNo.1、2、3又は4の化
合物30重量%からなるネマチック液晶組成物No.3
9、40、41及び42を各々調製した。
発明外の類似構造を有する式(a)の化合物30重量%
及び混合液晶(A)70重量%からなるネマチック液晶
組成物(c)も同様に調製した。
相−等方性液体相転移温度TN-I、誘電異方性△ε、複
屈折率△n、弾性定数K11、K33、セル厚8μmのTN-L
CDを構成したときのしきい値電圧Vth(V)を測定し
た。この結果を下記第5表に示す。
表中の本発明に係わるNo.6又は下記第4表に示した本
発明外の類似構造を有する比較の式(b)の化合物20
重量%からなるネマチック液晶組成物No.43及び
(d)を各々調製し、これらの液晶組成物についても同
様に測定した。この結果を下記第6表に示す。
マチック液晶材料の駆動電圧を低減させる効果を有し、
更に弾性定数比K33/K11を大きくさせ、STN-LCDに有
用な液晶材料の調製を可能とさせるものであることが明
らかとなった。
(I)の化合物を10〜75重量%の範囲で含有するこ
とが好ましく、30〜70重量%の範囲が特に好まし
い。
わされる化合物とともに、一般式(II)〜(XX)で
表わされる化合物からなる群から選ばれる化合物を含有
することにより、上記のような効果を維持向上するもの
である。
合物は、誘電異方性が小さい化合物であり、一般的に
は、液晶材料に添加した場合に、そのしきい値電圧を上
昇させてしまう欠点を有するが、一般式(I)で表わさ
れる化合物と組み合わせて用いることにより、十分に低
い駆動電圧で動作できるネマチック液晶組成物を調製す
ることが可能である。
(XI)で表わされる化合物は、ネマチック液晶材料に
要求される複屈折率△nを容易に最適化することがで
き、液晶表示装置の色むらの低減、視角特性の向上、コ
ントラスト比等を増加させ、STN-LCDの表示特性に必要
な大きな弾性定数比K33/K11、あるいはTN-LCDに必要
な小さな弾性定数比K33/K11を得られるものであり、
多くの情報を表示することが可能であり、ネマチック相
の温度範囲を特に低温側に拡大させる効果を有し、液晶
表示装置の操作可能な温度範囲を広げることができ、ネ
マチック液晶組成物の粘性を向上させるものであり、高
速応答の液晶表示装置を得ることができる。
I)〜(XI)の化合物からなる群から選ばれる化合物
を各々0〜40重量%の範囲で含有することが好まし
く、総量では10〜70重量%の範囲が好ましく、30
〜60重量%の範囲が特に好ましい。
表わされる化合物は、ネマチック液晶組成物に要求され
る複屈折率△nや弾性定数比K33/K11を調整できる化
合物であり、液晶表示装置の色むらの低減や、表示特性
の改善に有用なものであり、特にネマチック相の温度範
囲を高温側に拡大させる効果を有し、液晶表示装置の操
作可能な温度範囲を広げ、ネマチック液晶組成物の粘性
を悪化させないので、高速応答の液晶表示装置を得るこ
とができる。
II)〜(XX)の化合物からなる群から選ばれる化合
物を各々0〜25重量%の範囲で含有することが好まし
く、総量では5〜50重量%の範囲が好ましく、10〜
40重量%が特に好ましい。
液晶表示装置に適した特性を必要とされる場合には、
(1)一般式(II)〜(XI)で表わされる化合物か
らなる群から選ばれる化合物及び(2)一般式(XI
I)〜(XXIII)で表わされる化合物からなる群か
ら選ばれる化合物を併用することがより好ましく、これ
によって優れた表示特性を有するネマチック液晶組成物
が得られ、STN-LCDやTN-LCDの材料として好ましいもの
である。
改善する目的で、通常この分野で液晶材料として認識さ
れる他のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステ
リック液晶などを適時混合して使用することができる。
この様な液晶化合物の例を以下に挙げる。
ル基を表わし、X’はH又はFを表わす。)
式(I)で表わされる化合物及び(2)一般式(II)
〜(XX)で表わされる化合物からなる群から選ばれる
化合物を含有することにより、より大きなプレチルト角
を形成できる効果も認められる。具体的には、一般式
(II)〜(XX)で表わされる化合物だけでは、形成
されるプレチルト角に特段の効果を示さないが、一般式
(I)で表わされる化合物を含有する液晶組成物では大
きなプレチルト角が形成される。
基に一般式
数を表わす。)で表わされるアルコキシアルキル基を有
することによるものであり、もし、一般式(I)で表わ
される化合物の類似構造を有する化合物、例えば、一般
式(I)における末端基がアルキル基である化合物の場
合には、この効果は現れないか又は劣るものである。
角を形成する効果は、ストライプ・ドメインが顕著に発
生しにくくなり、STNーLCDの作製時の歩止まりを向上さ
せるのに有用である。また、しきい値電圧の低減や急峻
性の改良ができ、TNーLCDの時分割駆動特性を向上させる
のに優れたものである。
マチック液晶組成物は、しきい値電圧が低く、良好な応
答速度を示し、しかも化学的安定性の高いネマチック液
晶組成物である。従って、本発明のネマチック液晶組成
物は、高時分割特性に有用な優れた高速応答性、時分割
数の増大による表示画面のちらつきやクロストークを改
善し、情報量の多いSTN-LCDに適したものであり、優れ
た耐熱性及び耐光性により種々の環境下で使用される液
晶表示素子に有用なものである。
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。ま
た、実施例及び比較例における「%」は『重量%』を表
わす。
を調製した。この液晶組成物のネマチック相−等方性液
体相転移温度(TN-I)、誘電異方性(△ε)屈折率の
異方性(△n)及び8μmのセル厚のTN-LCDにおけるし
きい値電圧(Vth)は、以下の通りであった。
入れ、真空脱気後窒素置換の処理をして封入し、150
℃、1時間の加熱促進テスト、及び10時間の紫外線照
射促進テスト「SUNTEST」(オリジナルハナウ社
製)後の液晶組成物の比抵抗を測定した。この結果は以
下の通りであった。
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 71.4 ℃ Δε : 14.3 Δn : 0.110 Vth : 1.27 V 加熱促進テスト後比抵抗 : 7×1011Ω・cm 紫外線照射促進テスト後比抵抗: 3×1011Ω・cm
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 81.0 ℃ Δε : 13.6 Δn : 0.102 Vth : 1.40 V 加熱促進テスト後比抵抗 : 7×1011Ω・cm 紫外線照射促進テスト後比抵抗: 3×1011Ω・cm
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 70.6 ℃ Δε : 13.8 Δn : 0.170 Vth : 1.33 V 加熱促進テスト後比抵抗 : 8×1011Ω・cm 紫外線照射促進テスト後比抵抗: 4×1011Ω・cm
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 100.0 ℃ Δε : 8.9 Δn : 0.170 Vth : 1.98 V
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 97.9 ℃ Δε : 10.9 Δn : 0.181 Vth : 1.70 V
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。その結果は以下の通りであった。 TN-I : 100.2 ℃ Δε : 11.8 Δn : 0.201 Vth : 1.73 V
を調製し、実施例1と同様にして各物性値及び表示特性
を測定した。また、8μmのセル厚のTN-LCDにおける立
ち上がり時間(τr)と立ち下がり時間(τd)が等しく
なる応答時間(τr=τd)も測定した。その結果は以下
の通りであった。
8と同様にして各物性値及び表示特性を測定した。その
結果は以下の通りであった。 TN-I : 68.4 ℃ Δε : 8.6 Δn : 0.098 Vth : 1.55 V τr=τd : 55.5 ミリ秒 上記実施例8のほうが、比較例1と比べて、速応答性に
優れ、低電圧で表示が可能であることが理解できる。
晶材料にカイラル物質「S−811」(メルク社製)を
添加したNo.52と(f)の混合液晶を調製し、対向
する平面透明電極上に「サンエバー150」の有機膜をラ
ビングして形成した配向膜をゆうしたツイスト角220°
のSTN-LCD表示用セルに各々注入し、表示特性を測定し
た。その結果を第7表に示した。
加による混合液晶の固有らせんピッチPと表示用セルの
セル厚dが、Δn・d=0.85、d/P=0.53と
なるように添加した。電圧無印加時における表示セルの
透過率を0%とし十分に高い印加電圧における透過率を
100%としたとき、第6表中のVTHは透過率が20%
となる電圧を、γは透過率が80%となる電圧VSATと
VTHの比(VSAT/VTH)を、Nmaxは時分割駆動線数
[(γ2+1)/(γ2ー1)]2を表わす。
時分割数で駆動ができ、低電圧で表示が可能であること
が理解できる。
い値電圧が低く、良好な応答速度を示し、しかも化学的
安定性の高いネマチック液晶組成物である。従って、本
発明のネマチック液晶組成物は、高時分割特性に有用な
優れた高速応答性、時分割数の増大による表示画面のち
らつきやクロストークを改善でき、優れた耐熱性及び耐
光性により、種々の環境下で使用される情報量の多い液
晶表示素子に有用なものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 (1)一般式(I) 【化1】 (式中、kは1〜3の整数を表わし、nは2〜5の整数
を表わし、mは0又は1を表わし、XはH又はFを表わ
す。)で表わされる化合物及び(2)一般式(II)〜
(XX) 【化2】 【化3】 (式中、R1は炭素原子数2〜7の直鎖状アルキル基又
はアルケニル基を表わし、R2は炭素原子数2〜7の直
鎖状アルキル基、アルコキシル基又はアルケニルオキシ
基を表わし、R3及びR4は各々独立的に、炭素原子数2
〜7の直鎖状アルキル基を表わし、環Aは1,4−フェ
ニレン基又は1,4−シクロヘキシレン基を表わし、X
1はCH3又はHを表わし、X2はH又はFを表わす。)
で表わされる化合物から成る群から選ばれる化合物を含
有することを特徴とするネマチック液晶組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載のネマチック液晶組成物を
用いたスーパー・ツイステッド・ネマチック液晶表示装
置。
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