JPH0717907B2

JPH0717907B2 - 液晶組成物

Info

Publication number: JPH0717907B2
Application number: JP60087032A
Authority: JP
Inventors: 幸夫宮地; 礼宮崎; 文造清永; 千代明飯島; 啓志和田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPS61243888A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、表示装置用液晶組成物、特に視角特性に優れ
る液晶組成物に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、液晶組成物の基本組成を、一般式が下記Ａで
表される化合物（以下、ECHと略記する。）の少なくと
も一種と、一般式が下記Ｂで表される化合物（以下、Ｐ
−Ｄと略記する。）の少なくとも一種とから構成したこ
とにより、液晶組成物の視角特性を向上させたものであ
る。

Ａ・・・Ｂ・・・但し、 R₁,R₂はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₃は炭素数１〜８個の直鎖アルキル基を表す。

〔従来の技術〕

従来、液晶を用いた電気光学効果による表示装置は動的
散乱効果あるいはゲスト・ホスト効果をはじめ種々知ら
れている。中でも電界効果を用いているところのツイス
トネマチツクモードはセルの構造を簡単にでき、信頼性
も高く、駆動電圧も低電圧化できるなどの特徴から様々
の表示装置に用いられている。

これらの表示装置に用いられる液晶化合物あるいは液晶
組成物には下記条件〜が要求される。

ネマチツク液晶相が室温付近で安定であり、広い温
度範囲で駆動および保存ができること組成比を変えることにより、駆動電圧を任意に変え
られること光、熱、湿度などに対して化学的に安定であるこ
と。

この他に、腕時計あるいは計測器などのように識別しよ
うとする方向が不特定となる可能性がある場合に於て、
次の条件が必要となる。

光学的しきい値電圧などの駆動電圧の観察方向に対
する依存性が小さい（視角特性が良い）こと。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の液晶化合物でこれらの条件〜
を全て満たすものはなく、従つて種々の液晶化合物を混
合した液晶組成物を用いることが行なわれている。しか
し、十分な視角特性を有するものはまだ知られていな
い。

本発明は以上の各条件を満たし、特に視角特性に優れた
新規な液晶組成物を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の液晶組成物は、一般式が前記Ａで表される化合
物（ECH）の少なくとも一種と、一般式が前記Ｂで表さ
れる化合物（Ｐ−Ｄ）の少なくとも一種とからなること
を特徴とする。

ECHおよびＰ−Ｄはいづれも室温を中心として液晶温度
範囲がある。しかも複屈折Δｎが小さく本発明の目的で
ある視角特性の向上に対して一助を成すものである。但
し、他の組み合わせ、例えばECHと構造式（Ｒ、Ｒ′は各々任意の炭素数の直鎖アルキル基を示
す）との組み合わせではΔｎの小なる液晶組成物を得る
ことは可能であるが、視角特性の優れたものは得られな
い上、低温に於て析出するなどの問題が生じ望ましくな
い。

ECHとＰ−Ｄを混合した時の凝固点降下が比較的大きい
ということを考慮すると、ECHの含有量は30〜92重量％
が望ましく、より望ましくは40〜91.8％である。また、
Ｐ−Ｄの含有量は８〜45重量％であり、より望ましくは
8.2〜40重量％である。

更に本発明の液晶組成物は、ECHの少なくとも一種と、
Ｐ−Ｄの少なくとも一種とからなる液晶組成物に、一般
式が下記Ｃで表される化合物（以下、化合物Ｃとい
う。）の少なくとも一種を添加することを特徴とする。

Ｃ・・・但し、 R₄,R₅はそれぞれ炭素数１〜９個の直鎖アルキル基、 R₆,R₇はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₈,R₉はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₀は炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₁,R₁₂はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₃,R₁₄はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、を表す。

化合物Ｃは高い透明点を有する。しかも、ECHとＰ−Ｄ
の液晶組成物に添加したとき優れた視角特性を与え、低
温液晶性も向上させる。しかし、過度に加えると、析出
などの問題を起こすので、その含有量は０〜25重量％が
望ましく、より望ましくは０〜20重量％である。

〔実施例〕

以下、ツイスト・ネマチツクモードを用いた場合につい
て説明する。

実施例中に於ける液晶組成物の特性の測定は次の如く行
った。第一図は電気光学特性に対する測定系を表わした
ものである。測定セル４はガラス製基板の片面に蒸着な
どの操作により酸化錫などの透明電極を設け、更にその
面を有機薄膜で覆い配向処理を施した上、液晶を封入し
た時液晶層が所望の厚みとなるようにスペーサーの役割
を兼ねたナイロン・フイルム製の枠を間に挾んで二枚の
該ガラス基板を対向させて固定したものであり、該セル
の両面には各々一枚づつの偏光板を電圧が印加されてい
ない時光が透過し、電圧が印加された時光が遮断される
ように偏光軸の向きを調整して貼付けてある。尚、本文
中に於てガラス基板とガラス基板の間隔（即ち液晶層の
厚さ）をセル厚と略記する。白色光源１から出た光線２
はレンズ系３を通りセル４に任意の角度から入射し、後
方に設けられた検出器でその透過光強度が測定される。
この時セル４には駆動回路６によって任意の実効電圧を
持つ１キロ・ヘルツの交流矩形電圧が印加されている。
第１図の測定系を用いて液晶セルを測定した電圧−透過
率曲線が第２図であり、光線がセルの垂線方向を通るよ
うにして測定したものが曲線−１であり、光線がセルの
垂線方向から明視方向へ40゜倒した方向を光が通るよう
にして測定したものが曲線−２である。第２図に於て透
過率は通常の印加電圧範囲で最も明るくなつた時及び最
も暗くなつた時の透過率を各々100％及び０％として表
わす。入射角をθで表わすものとして、第３図（ａ）の
如く光線がセル垂線方向（θ＝90゜）を通るようにして
印加電圧を透過率100％の電圧から始めて除々に上げて
行き透過率が10％だけ変化した時の実効電圧を、「光学
的しきい電圧（θ＝90゜）」及び「Vth（θ＝90゜）」
と定める。さらに、本文中で「しきい値電圧」とは「Vt
h（θ＝90゜）」をいう。また第３図（ｂ）の如くセル
の垂線から明視方向へ40゜倒した方向を光が通るように
して同様に透過率が10％だけ変化した時の実効電圧を
「光学的しきい値電圧（θ＝50゜）」及び「Vth（θ＝5
0゜）」と定める。この時、視角特性は下式に於けるα
値として定めることができる。

即ち、第２図に於て曲線１と曲線２が完全に重つていれ
ばあらゆる印加電圧に於てもセルに対して90゜方向から
見た時と50゜方向から見た時で透過率に差がない。しか
し実際のねじれネマチツクモードのセルでは第２図に示
すように曲線１と曲線２が異つている。従つて、同じ電
圧を印加しても見る方向によつて透過率が異つてしま
う。この曲線１と曲線２の差を与える指標がα値であ
り、α値が１ならば理想的であり、これが大きい程視角
特性は悪いと言える。

α値はセル厚が薄いほど良いことが当業者には知られて
おり、理論的にも内田ら（参考文献：高橋庸夫、内田龍
男、電子通信学会技術研究報告、ED80−80,13頁−18頁,
1980年）によつて予測されている。

しかし、工場規模で安定にセルを製造するにはセル厚が
５μ未満になると量産が難しくなるため、本実施例に於
てはセル厚が５μのセルで全て測定した。年平均気温の
平年値が東京で15℃、那覇で22℃である（総理府統計局
編「日本の統計」昭和55年度版6,7頁）から室温を20℃
と仮定し測定温度は全て20℃とした。

また配向の均一性を高めるため本発明のネマチツク液晶
組成物に微量のコレステリツク物質を添加したものをセ
ルに封入した。

ネマチツク液晶相の安定性はセルに封入した状態で高温
液晶性及び低温液晶性を以て表わした。セルを恒温槽に
設置し、20℃より更に30℃高い温度（即ち50℃）に於て
ネマチツク相が安定か否かを高温液晶性と称することに
し、ネマチツク相が安定なら○印、等方性液体（isotro
pic liquid）なら１で表わす。低温液晶性はセルを設置
した恒温槽の温度を20℃から始め１日につき５℃づつ下
げて行つた時、室温として仮定した20℃より30℃だけ低
くなつた時（即ち恒温槽温度−10℃に於て）、ネマチッ
ク液晶相が安定か否かで判断し、ネマチック相が安定な
らば○印を、固体状態を呈しているかまたは結晶が析出
していれば×印を以って表す。

〔実施例１〜３〕 ECHおよびＰ−Ｄから成る液晶組成物の例を実施例１〜
３で示す。

これらの組成及び特性を第１表に示した。Ｐ−Ｄの含有
量は約８重量％〜26重量％であり、実施例１が３例中最
も少なく、実施例３が最も多い。従って、しきい値電圧
は実施例１の液晶組成物のものが３例中で最も高く、3
1.3V、実施例３の液晶組成物のものが最も低く、14.1V
となっている。

視角特性αは全て1.18〜1.19であり、良好である。これ
は複屈折Δｎが比較的小さな液晶化合物を組み合わせた
ことにより、組成物のΔｎが実施例１で0.082、実施例
２で0.084、実施例３で0.084とかなり小さくできたこ
と、および組み合わせによる効果によつて弾性定数など
が好ましい状態になつているものと推察される。

50℃に於ける高温液晶性および零下10℃に於ける低温液
晶性とも十分であり、−10℃〜50℃の広い温度範囲で駆
動および保存ができる。

他方、従来、例えばE,Merck製ZLI−2360は中小容量表示
体用として開発された液晶組成物であり、しきい値電圧
が比較的低く、低温での応答速度が速いものとして知ら
れている。このものは複屈折Δｎが0.11と他の一般の液
晶組成物と比較してかなり小さい。また、しきい値電圧
Vth（θ＝90゜）は実施例と同一条件の本測定によれば
1.16Vであつた。しかし、視角特性は1.20である。

即ち、本発明による実施例１〜３は従来例と比較して複
屈折Δｎが小さくできたのは勿論、本発明の主眼である
視角特性α⁻を十分向上させることができた。また、Ｐ
−Ｄの含有量を変えることにより種々のしきい値電圧を
得ることが可能である。

〔実施例４〜６〕実施例４〜６はECHおよびＰ−Ｄに化合物Ｃを添加した
ものの例であり、その組成と特性を第２表に示す。

これら化合物Ｃはエタン結合によりベンゼン環またはシ
クロヘキサン環が結合されており、複屈折Δｎが特に小
さい液晶化合物であり、実施例４で0.092、化合物Ｃの
含有量が20重量％で最も多いものである実施例６で0.08
9となり極めて小さいこれらの化合物Ｃは本発明に用いた場合、視角特性向上
に特に有効で、液晶組成物の視角特性は全て優秀であ
り、特に実施例４はα値が1.15と他に類を見ない良好な
特性を有している。

液晶性も−10℃〜50℃まで十分である。

〔実施例7,8〕実施例7,8は化合物Ｃとしてシクロヘキサン環のパラ位
に各々シクロヘキサン環およびフエニル環が結合された
骨格を有する化合物を添加した例であり、第３表にその
組成と特性を示す。

しきい値電圧は1.3〜1.4Vと低く、視角特性αは1.17と
極めて良好である。

本実施例7,8に用いた化合物Ｃは視角特性のみならず、
液晶温度範囲も改良できる。例えば、実施例８の透明点
は62℃であり、60℃に於ける高温液晶性は十分であり、
更に−20℃に於ける低温液晶性も十分である。従つて−
20℃〜60℃と極めて広い温度範囲で駆動および保存する
ことが可能である。

〔実施例９〕実施例９に用いた化合物Ｃは結合基としてカルボン酸結
合を含む構造を持つたものであり、その組成と特性を第
４表に示した。

本化合物Ｃは本発明に於て視角特性を向上させるだけで
なく、液晶温度範囲を広くするのに特に効果がある。

しきい値電圧は低く、視角特性も極めて良好である。し
かも透明点は63℃と高く、−30℃に於ける低温液晶性も
十分である。

〔発明の効果〕以上述べたように、本発明の液晶組成物は、一般式が前
記Ａで表される化合物（ECH）の少なくとも一種と、一
般式が前記Ｂで表される化合物（Ｐ−Ｄ）の少なくとも
一種とからなることにより、室温を中心とした広い温度範囲で駆動したり、保存し
たりすることが可能となった。

さらに、しきい値電圧もＰ−Ｄの含有量を変えること
により、所望の値にすることができる。

そして、特に視角特性に関しては、従来に比べて大幅
に向上している。

なお、本発明の液晶組成物は化学的に安定であり、
光、熱、湿度に対しても十分な安定性を持つものであ
る。

また、本発明の第２の液晶組成物は、一般式が前記Ａで
表される化合物の少なくとも一種と、一般式が前記Ｂで
表される化合物の少なくとも一種とからなる液晶組成物
に、一般式が前記Ｃで表される化合物の少なくとも一種
を添加することにより、視角特性をさらに向上させるこ
とができた。

本発明の液晶組成物は、液晶表示体、特にツイストネマ
チックモードの液晶表示体で用いるのに適している。ま
た、複屈折Δｎが小さいことを利用し、本発明の液晶組
成物に、染料及びコレステリック物質を加えることによ
り、コレステリック−ネマチック相転移モードの液晶表
示体などにも用いることができる。本発明の液晶組成物
は、特に視角特性に優れているので、視角依存性が小さ
く、表示性能にきわめて優れた表示装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に於て用いた測定装置のブロツク図、第
２図は該測定装置を用いて一般的に得られる相対透過率
対実効電圧の曲線図である。曲線１はセルに対して光線が垂線方向（θ＝90゜）曲線
２は明視方向に40゜倒した方向を通る場合の曲線であ
る。第３図はセルと光線の方向の関係を示した図であり、第
３図（ａ）は光線は垂線方向（θ＝90゜）へ、第３図
（ｂ）は光線が垂線から明視方向へ40゜倒した方向（θ
＝50゜）へ通つて行く時の図である。１……白色光源、２……光線３……レンズ及びフイルター系４……セル５……受光部（光電増培管）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯島千代明長野県塩尻市大字広丘原新田80番地エプソン株式会社内 (72)発明者和田啓志長野県塩尻市大字広丘原新田80番地エプソン株式会社内 (56)参考文献特開昭56−149486（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式が下記Ａで表される化合物の少なく
とも一種と、一般式が下記Ｂで表される化合物の少なく
とも一種とからなることを特徴とする液晶組成物。Ａ・・・Ｂ・・・但し、 R₁,R₂はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₃は炭素数１〜８個の直鎖アルキル基を表す。
【請求項２】一般式が下記Ａで表される化合物の少なく
とも一種と、一般式が下記Ｂで表される化合物の少なく
とも一種とからなる液晶組成物に、一般式が下記Ｃで表
される化合物の少なくとも一種を添加することを特徴と
する液晶組成物。Ａ・・・Ｂ・・・Ｃ・・・但し、 R₁,R₂はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基 R₃は炭素数１〜８個の直鎖アルキル基、 R₄,R₅はそれぞれ炭素数１〜９個の直鎖アルキル基、 R₆,R₇はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₈,R₉はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₀は炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₁,R₁₂はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、 R₁₃,R₁₄はそれぞれ炭素数１〜10個の直鎖アルキル基、を表す。