JPH07278545A - ネマテック液晶組成物 - Google Patents
ネマテック液晶組成物Info
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- JPH07278545A JPH07278545A JP6101960A JP10196094A JPH07278545A JP H07278545 A JPH07278545 A JP H07278545A JP 6101960 A JP6101960 A JP 6101960A JP 10196094 A JP10196094 A JP 10196094A JP H07278545 A JPH07278545 A JP H07278545A
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Abstract
mol以上で複合物を作らないものを混合してなる粘度
の低い液晶組成物。 【効果】 粘度を理想粘度より顕著に低下させたことに
より、表示素子の応答速度の改善が可能となった。
Description
るネマテック液晶組成物とその組成物の電気光学表示素
子への使用に関する。
とに依ってその光学特性を変動させることが出来るの
で、その性質を利用して表示素子用の組成物として使用
される。液晶を使用する電気光学表示素子は、当業者に
とって良く知られている。この種の表示素子は、動的散
乱効果を有する素子、捻れネマテック構造を有するTN
素子、超捻れネマテック素子(STN)、ゲスト−ホス
ト素子、超複屈折効果素子(SBE)が知られている。
これらの素子の内最も一般的な表示素子は、シャット−
ヘルフリッヒ(Schadt−Helfrich)効果
に基づく、捻れネマテック構造を有するものである。こ
れらの慣用タイプの液晶表示素子の中で、特に捻れネマ
テックセルに基づく素子は近年特に重要性を増してきて
いる。この理由は、このような素子が小型バッテリーに
よって容易に比較的低い電圧で駆動できるからである。
又、これらの表示素子は高情報密度を提示出来るマトリ
ックス表示素子として構築することができる従来最高の
ものであった。
表示素子の形態のTNセルには依然として困難な問題が
残されている。これらの問題点を解決するか、よりよい
方向に改良するために、使用される液晶材料は、化学的
に、熱、光、又電界及び電磁放射線に対し安定でなけれ
ばならない。更に、広い温度範囲でメソ相を有し、低粘
度で、導電性、誘電異方性、光学異方性等の特性も素子
の種類、用途分野に応じたものでなければならない。マ
トリックス表示デバイスは、低いしきい値電圧、広い視
野角、高コントラスト、早い応答速度等が要求されてい
る。
善が特に要求されるようになってきている。応答速度は
以下のように表される。応答時間ton,回転粘度係数γ
1 ,セル厚さd,しきい値電圧Vc ,印加電圧V,緩和
時間toff とすると ton=γ1 d2 /{π2 K(V2 /Vc2 −1)} toff =γ1 d2 /(π2 K) K=K11+(K33−2K22)/4 で表される。即ち、応答時間は粘度に比例している。粘
度が下がることが応答時間を短縮することを表してい
る。
の化合物を混合し目的に合った物性としている。これら
の混合物の物性は、混合したときに、複合体(コンプレ
ックス)にならない混合物の場合には、混合する各々の
化合物の物性の加成性が成り立つと一般的に言われてい
る。即ち、混合物の物性のうち、粘度ηについては、混
合物構成成分の粘度を各々、η1 ,η2 ,η3 ,…
,各構成成分のモル分率を X1 ,X2 ,X3 ,…
,とすると、理想状態では η=X1 η1 +X2 η2
+X3 η3 + … ,X1 +X2 +X3 + … =1
の関係が成立する。しかし、理想状態と実在状態とは差
があるのが一般的で、(実在状態、理想状態の粘度を各
々ηreal,ηidとする)その関係は次式で表される。 ηreal=ηid+Δη ΔηはΔη<0,Δη=0,Δη>0の可能性があり、
Δη<0,であれば与えられた条件での最も低い粘度の
組成物が得られる。しかし、現在の技術では、Δη<
0,となる条件については解明されていない。複合体
(コンプレックス)となる組成物は、例えば、−CN基
を持つ化合物で構成されている場合、−CN基とNH−
alkyl 基を持つ化合物で構成されている場合が知られて
いる。
物を含む成分Y1 ,Y2 を混合してなるネマテック組成
物において、このネマテック組成物が複合体(コンプレ
ックス)にならない場合、組成物の粘度は混合する各成
分の粘度と、各成分のモル分率に依存する。組成物の粘
度が、理想状態にほぼ近い状態の場合、理想状態より高
い粘度の場合、理想状態より低い粘度を有する場合があ
る。本発明の目的は、実在状態が理想状態より低い粘度
を有する組成物を提供することにある。つまり、Δη<
0,の条件を見いだし粘度の低い組成物を得る事であ
る。尚、実在状態とは実用状態をいい、理想状態とは加
成性が成り立つ理想的な状態をいう。
(11)の構成を有する。 (1)それぞれ少なくとも1種の化合物を含む成分Y
1 ,Y2 を混合してなるネマテック液晶組成物におい
て、このネマテック組成物が複合体(コンプレックス)
を作らない組成物である場合に、蒸発熱の差の大きい成
分Y1 ,Y2 を混合することを特徴とする粘度の低い液
晶組成物。 (2)前記(1)の組成物において、混合する成分Y
1 ,Y2 の蒸発熱の差が800cal/mol以上である事を特徴
とする組成物。 (3)前記(1)の組成物において、成分Y1 ,Y2 が
各々独立に、式1で表される化合物であるネマテック液
晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(1) R1 は、炭素数1−15のアルキル基で隣合わない1個
又は2個のCH2 基はO,COO,OOC,CO,CH
=CH,C≡Cで置換されても良く、水素原子はハロゲ
ン原子で置換されても良い。R2 は、炭素数1−15の
アルキル基、炭素数1−10のハロゲン化アルキル、パ
ーハロアルキル基で1個又は2個のCH2 ,CX2 ,C
HX,はO,COO,OOC,CH=CHで置換しても
良い(Xはハロゲンを表す)、CN,F,Cl,Br,
NCSである事ができる。A1 ,A2 ,A3 ,A4 ,は
シクロヘキサン、1個又は2個のCH2 をO又はSで置
換しても良いシクロヘキサン、シクロヘキセン、ベンゼ
ン、1〜2個の水素がF,Cl,Br,CN,CH3 ,
C2 H5 ,で置換されても良く、1〜2個のCHはNで
置換しても良いベンゼン,ビシクロオクタン,オキサジ
アゾール,チアジアゾール,チアゾール,ジオキサボリ
ナンを表す。A3 ,A4 は単結合でも良い。Z1 ,Z
2 ,Z3 は単結合、CH2 CH2 ,(CH2 )4 ,CH
=CH,C≡C,CF=CF,CHFCHF,CF2 C
H2 ,CF2 CF2 ,CH2 0,OCH2 ,COO,O
OCを表す。A3 が単結合のときZ2 は単結合、A4 が
単結合のときZ3 は単結合を表す。 (4)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式2で表される化合物の少なくとも1種を
含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −R2 …(2) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,Z1 は式1と同様である。 (5)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式3で表される化合物の少なくとも1種を
含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −R2 …(3) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,A3 ,Z1 ,Z2 は式1と同
様である。但し、A3 は単結合にはならない。 (6)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式4で表される化合物の少なくとも1種を
含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(4) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,A3 ,A4 ,Z1 ,Z2 ,Z
3 は式1と同様。但し、A3 ,A4 は単結合とはならな
い。 (7)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式2と3の化合物を少なくとも1種含有す
るネマテック組成物。 (8)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式2と4の化合物を少なくとも1種含有す
るネマテック組成物。 (9)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式3と4の化合物を少なくとも1種含有す
るネマテック組成物。 (10)前記(3)の組成物において、成分Y1 ,Y2 は
各々独立に、式2,3,4の化合物を少なくとも1種含
有するネマテック組成物。 (11)前記(1)〜(10)の組成物を用いてなる電気光
学表示素子。
る。本発明に係る混合物の粘度ηは、混合物構成成分の
粘度を各々、η1 ,η2 ,η3 ,… ,各構成成分のモ
ル分率を X1 ,X2 ,X3 ,… ,とすると、理想状
態では η=X1 η1 +X2 η2 +X3 η3 + … , X1 +X2 +X3 + … =1である。 理想状態と実在状態とは差があり、(実在状態、理想状
態の粘度を各々ηreal,ηid,とする)その関係は次式
で表される。 ηreal=ηid+Δη 一般的に、液晶混合物においては、Δη>0となるのが
基本である。しかし、コンプレックスの様な複合体又は
会合するような混合物の場合は、全く異なる挙動を示
す。コンプレックスのような複合体を作りにくい、会合
を起こさない組成物においてΔη<0となるような組成
物が得られれば、低い粘度の組成物が得られることにな
る。これを図1で説明する。
ηy2を混合した場合、理想状態の粘度ηidはηy1,ηy2
を結ぶ直線上にあり、実在状態の粘度ηrealは、基本的
には直線より上になる。即ち理想状態より実在状態の粘
度が高い。混合物の粘度が直線より下になるような成分
Y1 ,Y2 を選べば、低い粘度の組成物が得られる。効
果的に組成物の粘度を下げるためには、即ち|△η|の
値を最大とするには、成分Y1 とY2 を混合した組成物
で成分Y1 の含有量は、好ましくは20〜80%であり、更
に好ましくは30〜70%である。しかしこの混合に限定さ
れるものではない。図1からも理解できるように、成分
Y2 の含有量が非常に小さいところよりも、即ちY1 が
100%の近傍よりも、より少ない含有量の時の方が|△
η|はおおきくなる。△η<0となるような条件を種々
検討の結果、混合する2成分の蒸発熱の差が800cal/mol
以上のとき、理想状態より粘度が小さくなり最も低い粘
度の組成物が得られることが解り本発明に到達した。
成分を構成する化合物の蒸発熱は、Polymer Engineerin
g And Science,Vol.14,No.2,147,(1974)の方法に従っ
た。成分を構成する各々の化合物の蒸発熱をH1, H2,
H3, …,とする。これらの化合物のモル分率をX1, X2,
X3, …とすると、この成分の蒸発熱Hは,H=H1 ・X
1 +H2 ・X2 +H3 ・X3 + …, X1 +X2 +X3 + …=1 成分Y1 の蒸発熱Hy1 ,成分Y2 の蒸発熱Hy2 とす
ると|Hy1 −Hy2 |>800cal/molのとき理想状態よ
り粘度の低い組成物が得られる。
Y2 よりなり、成分Y1 ,成分Y2は各々独立に、少な
くとも1種の式1の化合物で構成される。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(1) 各化合物は各々独立に、R1 は、炭素数1−15のアル
キル基で隣合わない1個又は2個のCH2 基はO,CO
O,OOC,CO,CH=CH,C≡Cで置換されても
良く、水素原子はハロゲン原子で置換されても良い。R
2 は、炭素数1−15のアルキル基、炭素数1−10の
ハロゲン化アルキル、パーハロアルキル基で1個又は2
個のCH2 ,CX2 ,CHXはO,COO,OOC,C
H=CHで置換しても良く(Xはハロゲンを表す)、C
N,F,Cl,Br,NCSである事ができる。A1 ,
A2 ,A3 ,A4 はシクロヘキサン、1個又は2個のC
H2 はO又はSで置換されてもよいシクロヘキサン、シ
クロヘキセン、ベンゼン、1〜2個の水素がF,Cl,
Br,CN,CH3 ,C2 H5 で置換されても良く、1
〜2個のCHはNで置換しても良いベンゼン、ビシクロ
オクタン、オキサチアゾール、チアジアゾール、チアゾ
ール、ジオキサボリナンを表す。A3 ,A4 は単結合で
も良い。Z1 ,Z2 ,Z3 は単結合、CH2 CH2 ,
(CH2 )4 ,CH=CH,C≡C,CF=CF,CH
FCHF,CF2 CH2 ,CF2 CF2 ,CH2 O,O
CH2 ,COO,OOCを表す。A3 が単結合のときZ
2 は単結合、A4 が単結合のときZ3 は単結合を表す。
2,3,4で示す化合物を少なくとも1種を含有する組
成物である。 R1 −A1 −Z1 −A2 −R2 …(2) R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −R2 …(3) R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(4) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,A3 ,A4 ,Z1 ,Z2 ,Z
3 は上記と同様。但し、式3,4では、A3 ,A4 は単
結合にはならない。即ち式2の化合物群より構成される
組成物、式3の化合物群より構成される組成物、式4の
化合物群より構成される組成物、式2と3の化合物群よ
り構成される組成物、式2と4の化合物群より構成され
る組成物、式3と4の化合物群より構成される組成物、
式2,3,4の化合物群より構成される組成物が適当で
ある。
れる。
Br,CN,CH3 ,C2 H5 で置換されても良いベン
ゼンをあらわす。Hetは、ジオキサン、ジチアン、ピ
リジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、オキサジ
アゾール、チアジアゾール、チアゾール、ジオキサボリ
ナンを表す。Cyはビシクロオクタンを表す。R1 は炭
素数が1−15のアルキル、アルキルオキシ、アルキル
オキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシ、アル
キルオキシアルキルオキシ、アルキルオキシアルキルオ
キシアルキル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルオ
キシカルボニル、アルキルカルボニルオキシアルキル、
アルキルオキシカルボニルアルキル、アルキルカルボニ
ルオキシアルキルオキシ、アルキルオキシカルボニルア
ルキルオキシを表し、R2 は、炭素数が1−15のアル
キル、アルキルオキシ、アルキルオキシアルキル、アル
ケニル、アルケニルオキシ、アルキルオキシアルキルオ
キシ、アルキルオキシアルキルオキシアルキル、アルキ
ルカルボニルオキシ、アルキルオキシカルボニル、アル
キルカルボニルオキシアルキル、アルキルオキシカルボ
ニルアルキル、アルキルカルボニルオキシアルキルオキ
シ、アルキルオキシカルボニルアルキルオキシ、アルキ
ルアルキン、アルキルアルキンオキシ、ハロゲン化アル
キル、ハロゲン化アルキルオキシ、F,Cl,Br,C
N,NCS,CF3 ,OCF3 ,CHF2 ,OCHF2
を表す。Z1 は単結合、CH2 CH2 ,(CH2 )4,
CH=CH,C≡C,CF=CF,CFHCFH,CF
2 CH2 ,CF2 CF2 ,CH2 O,OCH2 ,CO
O,OOCを表す。
る。
同様。Z2 とZ1 とは、各々独立に、前記式2a−2l
のZ1 と同じことを表す。Het,Cyは式2a−2l
と同様である。
る。
l,3a−3xと同様である。Z3 、Z1 ,Z2 は各々
独立に式2a−2lのZ1 と同様である。これ等の化合
物と蒸発熱の具体例を以下に示す。しかし、この例示の
化合物に限定されるものではない。
施例に限定されるものではない。 実施例1 組成物Aの粘度(20℃)は24.8cp,Robert F. Fedors,
(Polymer Eng. And Sci. Vol.14, No.2,147 (1974)) の
方法で蒸発熱を計算(以下同様)し、Hy1 =27215cal
/molを得た。組成物Bの粘度の測定値は10.7cp (20
℃)、蒸発熱を組成物Aと同様の方法で計算し、Hy2
=22010cal/molを得た。組成物A,Bを1:1の等モル
で混合し粘度を測定したらηreal=16.1cpであった。組
成物A,Bを理想液体と仮定し、組成物A,Bの1:1
混合組成物の粘度を計算(加成性が成り立つと仮定し
て)するとηid=17.75cp であった。組成物A,Bの蒸
発熱の差は|Hy1 −Hy2 |=5202cal/mol で、実在
状態の粘度と理想状態の粘度との差が△η=−1.65cpで
あった。(註、組成物A,Bの組成は、実施例2〜6に
示されている)。
熱の差を測定した。
/molであった。この組成物 50mol%に化合物
3cal/mol) を 50mol%混合した。この混合物の粘度の実
測値は67℃で72.7cpであった。理想状態での粘度は67℃
で235cp であるので、実測値と理想値との差は-162.3cp
であった。蒸発熱の差は27328cal/molである。組成物G
の組成は表3の通り。
413cal/mol) を 11mol%混合した。この混合物の粘度の
実測値は67℃において18.9cpで、理想状態での粘度は67
℃で27.6cpである。実測値と理想値との差は-8.7cp、蒸
発熱の差は27328cal/molであった。
少なくとも1種の化合物を含む成分Y1 ,Y2 を混合し
てなるネマテック液晶組成物で、このネマテック液晶組
成物が複合体を作らない場合に、各成分Y1 ,Y2 の蒸
発熱の差が 800cal/mol 以上である成分を混合すること
で、理想状態での組成物の粘度より低い粘度の組成物を
提供できた。
Claims (11)
- 【請求項1】 それぞれ少なくとも1種の化合物を含む
成分Y1 ,Y2 を混合してなるネマテック液晶組成物に
おいて、このネマテック組成物が複合体(コンプレック
ス)を作らない組成物である場合に、蒸発熱の差の大き
い成分Y1 ,Y2 を混合することを特徴とする粘度の低
い液晶組成物。 - 【請求項2】 請求項1の組成物において、混合する成
分Y1 ,Y2 の蒸発熱の差が800cal/mol以上である事を
特徴とする組成物。 - 【請求項3】 請求項1の組成物において、成分Y1 ,
Y2 が各々独立に、式1で表される化合物であるネマテ
ック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(1) R1 は、炭素数1−15のアルキル基で隣合わない1個
又は2個のCH2 基はO,COO,OOC,CO,CH
=CH,C≡Cで置換されても良く、水素原子はハロゲ
ン原子で置換されても良い。R2 は、炭素数1−15の
アルキル基、炭素数1−10のハロゲン化アルキル、パ
ーハロアルキル基で1個又は2個のCH2 ,CX2 ,C
HX,はO,COO,OOC,CH=CHで置換しても
良い(Xはハロゲンを表す)、CN,F,Cl,Br,
NCSである事ができる。A1 ,A2 ,A3 ,A4 はシ
クロヘキサン、1個又は2個のCH2 をO又はSで置換
しても良いシクロヘキサン、シクロヘキセン、ベンゼ
ン、1〜2個の水素がF,Cl,Br,CN,CH3 ,
C2 H5 で置換されても良く、1〜2個のCHはNで置
換しても良いベンゼン,ビシクロオクタン,オキサジア
ゾール,チアジアゾール,チアゾール,ジオキサボリナ
ンを表す。A3 ,A4 は単結合でも良い。Z1 ,Z2 ,
Z3 は単結合、CH2 CH2 ,(CH2 )4 ,CH=C
H,C≡C,CF=CF,CHFCHF,CF2 CH
2 ,CF2 CF2 ,CH2 0,OCH2 ,COO,OO
Cを表す。A3 が単結合のときZ2 は単結合、A4 が単
結合のときZ3 は単結合を表す。 - 【請求項4】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式2で表される化合物の少なくとも
1種を含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −R2 …(2) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,Z1 は式1と同様である。 - 【請求項5】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式3で表される化合物の少なくとも
1種を含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −R2 …(3) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,A3 ,Z1 ,Z2 は式1と同
様である。但し、A3 は単結合にはならない。 - 【請求項6】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式4で表される化合物の少なくとも
1種を含有するネマテック液晶組成物。 R1 −A1 −Z1 −A2 −Z2 −A3 −Z3 −A4 −R2 …(4) R1 ,R2 ,A1 ,A2 ,A3 ,A4 ,Z1 ,Z2 ,Z
3 は上記式1と同様。但し、A3 ,A4 は単結合とはな
らない。 - 【請求項7】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式2と3の化合物を少なくとも1種
含有するネマテック組成物。 - 【請求項8】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式2と4の化合物を少なくとも1種
含有するネマテック組成物。 - 【請求項9】 請求項3の組成物において、成分Y1 ,
Y2 は各々独立に、式3と4の化合物を少なくとも1種
含有するネマテック組成物。 - 【請求項10】 請求項3の組成物において、成分Y
1 ,Y2 は各々独立に、式2,3,4の化合物を少なく
とも1種含有するネマテック組成物。 - 【請求項11】 請求項1〜10の組成物を用いてなる
電気光学表示素子。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6101960A JPH07278545A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | ネマテック液晶組成物 |
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