JPH10506149A - アクティブマトリックス用のネマティック液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、大きい電圧保持率、0.12〜0.13の範囲内の光学複屈折Δｎおよび低いしきい電圧を有する、活性マトリックスディスプレイ用の液晶組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 アクティブマトリックス用のネマティック液晶組成物 本発明は末端およびラテラルフッ素化化合物を基材とするネマティック液晶組 成物に関する。この組成物はアクティブマトリックス用途に特に有用である。 アクティブマトリックスディスプレイ（ＡＭＤ）は高度情報容量を有する商業 的に重要なディスプレイとして格別に好まれている。このようなＡＭＤはＴＶ用 途に使用されており、かつまたコンピューター端末機、自動車および航空機用の 高度情報容量を有するディスプレイに使用されている。 ＡＭＤは各画素で集積される非線型電気切換素子を有する。非線型駆動素子と しては、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）［オークボ,ユー（Ｏkubo,Ｕ.)等による ＳＩＤ82Ｄigest,40〜41頁(1982)］またはダイオード（例えば、金属絶縁金属： ＭＩＭ）［ニワ,ケイ（Ｎiwa,Ｋ.）等によるＳＩＤ84 Ｄigest,304〜307頁(1984 )］を使用することができる。これらの非線型駆動素子は、良好な視覚角度特性 を得ることかできる場合には、むしろ平坦な電気光学特性を有する電気光学効果 を使用することができる。従って、90°のねじれ角を有するＴＮ型セル［シャッ ト,エム（Ｓchadt,Ｍ.）およびヘルフリッヒ,ダブリュ.(Ｈelfrich,Ｗ.）による Ａppl.Ｐhys.Ｌett.,18,127(1971)］を使用することができる。これらの用途に 対しては、受動的ＴＮディスプレイに比較して、液晶のいくつかの物性が重要に なる。ＡＭＤの性能に関して決定的な若干の性質には、液晶の抵抗値および安定 性がある[トガシ,エス(Ｔogashi,Ｓ.)、セキグチ,ケイ(Ｓekiguchi,Ｋ.)、タナ ベ,エイチ(Ｔanabe,Ｈ.)、ヤマモト,イー(Ｙaｍaｍoto,Ｅ.)、ソリマチ,ケイ(Ｓ oriｍachi,Ｋ.)、カジマ,イー（Ｋajima，Ｅ.)、ワタナベ,エイチ(Ｗatanabe， Ｈ.)、シマズ,エイチ(Ｓhimazu,Ｈ.)によるＰroc.Ｅurodisplay 84,1984年９月 ：二重段階ダイオードリングにより制御されるＡ210〜288マトリックスＬＣＤ( Ａ210−288 Ｍatrix ＬＣＤ Ｃontrolled by Ｄouble Ｓtage Ｄiode Ｒings)、 144頁以降、パリ(Ｐaris)；ストローマー,エム(Ｓtromer,Ｍ.)によるＰroc.Ｅur odisplay 84,1984年９月：テレビジョン液晶ディスプレイのマトリックスアドレ ス用薄膜トランジスターのデザイン(Ｄesign of Ｔhin Ｆilm Ｔransistors for Ｍatrix Ａddressing of Ｔelevision Ｌiquid Ｃrystal Ｄisplays)、145頁以 降、パリ(Ｐaris)]。 ＡＭＤでは、非線型切換素子はマルチプレックス方式でアドレスされる。そう すると、これらか活性である一定時間で、画素の電極を充電する。そして、次の サイクルて再度アドレスされるまで、これらは不活性になる。このように、活性 化された（充電された）画素に対する電圧の変化は、このようなディスプレイの 望ましくない非常に決定的な特徴である。画素の放電は２つの因子により決定さ れる。これらの因子は画素の電極の容量および電極間の誘電体、すなわち液晶の 抵抗値である。画素における電圧の減衰の固有時定数（ＲＣ−時間）は、２回の アドレスサイクルの間の時間（tadr.）よりも格別に長くなければならない。Ａ ＭＤの性能を示すためにしばしば使用されるパラメーターは、画素の電圧保持率 （ＨＲ）である： 画素における電圧が指数的に減衰すると、保持率の増大に伴い格別に大きい抵 抗値を有する液晶材料を必要とする。 ディスプレイの内部に存在する液晶の抵抗値にかかわる数種の重要な点があり 、これには例えば配向層、配向材料の硬化条件などがある。重要度は低いが、使 用される液晶の電気的性質も重要である。特に、ディスプレイ内部の液晶の抵抗 値は画素における電圧の低下の大きさを決定する。 下記の参考刊行物には類似の組成物が記載されている：ＷＯ−Ａ−9202597、 ＷＯ−Ａ−9116399、ＷＯ−Ａ−9116400、ＷＯ−Ａ−9116397、ＷＯ−Ａ−91155 55、ＷＯ−Ａ−9116398、ＷＯ−Ａ−9103450およびＷＯ−Ａ−9302153。しかし ながら、公知組成物の大部分は、いわゆる第一光透過率極小値で使用されており 、従って光学複屈折に関する数値は比較的低い。 投射パネルの場合には、さらに大きい光学複屈折値が要求され、従って0.12〜 0.13の範囲内の光学複屈折△ｎ、大きい抵抗値およびＡＭＤで使用するために適 する材料のその他の性質、例えば低いしきい電圧、格別に低いスメクティックー ネマティック転移温度を伴う広いネマティック中間層範囲および低温における非 結 晶化性を有する液晶組成物が依然として極めて求められている。本発明の目的は 、その他の要件にも適合するとともに、非常に大きい抵抗値を有する液晶組成物 を提供することにある。 0.12〜0.13の範囲の光学複屈折△ｎを有し、かつまた基本的に下記群１〜５か らの化合物からなるネマティック液晶組成物が投射パネルで使用するのに格別に 適することが見出された： 各式中、残基Ｒ¹〜Ｒ⁵は全部が直鎖状アルキル基であり、このアルキル基はＲ¹ およびＲ³については炭素原子２〜５個を有し、Ｒ²およびＲ⁴については炭素原 子３〜５個を有し、そしてＲ⁵については炭素原子２個、３個または５個を有す る。本発明のネマティック液晶組成物は、群１からの４種の化合物15〜20重量％ 、群２からの２種の化合物23〜27重量％、群３からの３種の化合物18〜22重量％ 、群４からの２種の化合物12〜15重量％および群５からの３種の化合物15〜20重 量％を含有 することを特徴とし、かつまた セルで測定して1.6ボルトよりも低いしきい電圧Ｖ₁₀を示すことを特徴とするネ マティック液晶組成物である。非常に高いＲＣ時間値がＡＭＤで得られる。これ らの組成物はまた、減少された粘度を有しおよび（または）−30℃で如何なる結 晶化も示さない。 群１〜５からの化合物は、ヨーロッパ特許出願0 387 032および同0 280 902、 ヨーロッパ特許0 051 738および同0 125 653、国際特許出願ＷＯ 89／02884およ びＷＯ 90／08757ならびに米国特許4,302,352、米国特許4,710,315および米国特 許4,419,264から公知であるか、または公知化合物と同様に製造することができ る。 好適組成物はまた、２個の環を有する下記群０からの化合物の１種または２種 以上を含有する： 式中、Ｒ⁰は炭素原子２〜７個を有する直鎖状アルキル基であり、Ｅ⁰は−(Ｃ Ｈ₂)₄−、−(ＣＨ₂)₂−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり、そしてＬおよびＱ は群２について定義したとおりである。好ましくは、Ｅ⁰は−(ＣＨ₂)₂−または 単結合であり、Ｑは単結合であり、そしてＬの一方はＨでありそしてＬの他方は ＨまたはＦである。 本発明による組成物の製造は慣用の方法で行う。一般に、少ない方の量で使用 される成分の所望量を、主成分を構成する成分中に、好ましくは高められた温度 で溶解させる。この温度か主成分の透明点よりも高く選択された場合には、溶解 過程の完了を特に容易に見ることができる。 しかしながら、適当な有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノ ール中の諸成分の溶液を混合し、次いで充分に混合した後に、例えば減圧におけ る 蒸留により溶剤を分離することもできる。この方法では、溶剤が汚染されていな いか、または望ましくない添加物質を含有していないことを確実にしなければな らないことは自明のことである。 適当な添加剤を用いることによって、本発明による液晶相は、これらを従来開 示された種類のＡＭＤのいずれにも使用できるような様相で変性させることがで きる。 下記の例は本発明を説明するものであって、本発明を制限するものではない。 この例において、液晶材料の融点および透明点は摂氏度で示されている。パーセ ンテージは重量による。例 下記成分からなる液晶組成物を製造する： ４％ トランス−１−ｐ−フルオロフェニル−４−ｎ−ヘプチルシクロヘキサ ン、 ４％ｐ−［トランス−４−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−シクロ ヘキシル］−トリフルオロメトキシベンゼン、 ４％ｐ−［トランス−４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−シク ロヘキシル］−トリフルオロメトキシベンゼン、 ４％ｐ−［トランス−４−（トランス−４−ｎ−ブチルシクロヘキシル）−シ クロヘキシル］−トリフルオロメトキシベンゼン、 ５％ｐ−［トランス−４−（トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）− シクロヘキシル］−トリフルオロメトキシベンゼン、 ８％４′−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−3,4−ジフルオロビフ ェニル、 ５％４′−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−3,4−ジフルオ ロビフェニル、 ５％４′−（トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）−3,4−ジフルオ ロビフェニル、 ７％４′−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−3,4,2′,6′− テトラフルオロビフェニル、 ７％４′−（トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）−3,4,2′,6′− テ トラフルオロビフェニル、 ６％１−（ｐ−クロロフェニル）−２−（２−フルオロ−４−エチルビフェニ ル−４′−イル）−エタン、 ４％１−（ｐ−クロロフェニル）−２−（２−フルオロ−４−ｎ−プロピルビ フェニル−４′−イル）−エタン、 ９％１−（ｐ−クロロフェニル）−２−（２−フルオロ−４−ｎ−ペンチルビ フェニル−４′−イル）−エタン、 12％４−［トランス−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）− シクロ−ヘキシル］−2,6−ジフルオロ−ジフルオロメトキシベンゼン、 13％４−［トランス−４−（トランス−４−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）− シクロ−ヘキシル］−2,6−ジフルオロ−ジフルオロメトキシベンゼンおよび ３％4,4′−ビス−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２−フルオ ロビフェニル。 物理学的パラメーターを下記に示す： 透明点： 85℃ Ｓ→Ｎ： ＜−40℃ 粘度： 20℃において28ｍｍ／秒 △ｎ： 0.1238 △ε： ＋8.4 Ｖ（_10,0,20）： 1.57Ｖ Ｖ（_50,0,20）： 2.38Ｖ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バルトマン，エッケハルト ドイツ連邦共和国 デー−64390 エルツ ハウゼン、マインシュトラーセ 37 (72)発明者 ポーチュ，アイケ ドイツ連邦共和国 デー−64367 ムール タール、アム ブックヴァルト ４ (72)発明者 神崎 修一 奈良県奈良市右京５丁目９ 29−203 (72)発明者 藤岡 和巧 奈良県橿原市常盤町88−３ パナハイツ− ひまわり 206 (72)発明者 中村 正子 奈良県大和郡山市冠山町１−46 パークス クェア 103 (72)発明者 沼田 宏 神奈川県横浜市緑区三保町1351−１ フォ レスト ヒルズ 三保 ３−302 (72)発明者 一ノ瀬 秀男 神奈川県小田原市板橋664

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．0.12〜0.13の範囲の光学複屈折Δｎを有し、かつまた本質的に下記群１〜５ ： 各式中、残基Ｒ¹〜Ｒ⁵は全部か直鎖状アルキル基であり、このアルキル基はＲ¹ およびＲ³については炭素原子２〜５個を有し、Ｒ²およびＲ⁴については炭素原 子３〜５個を有し、そしてＲ⁵については炭素原子２個、３個または５個を有す る、 からの化合物からなるネマティック液晶組成物であって、群１からの４種の化合 物15〜20重量％、群２からの２種の化合物23〜27重量％、群３からの３種の化合 物18〜22重量％、群４からの２種の化合物12〜15重量％および群５からの３種の 化合物15〜20重量％を含有することを特徴とし、さらに 液晶組成物の層厚みが 低いしきい電圧Ｖ₁₀を示すことを特徴とする、前記ネマティック液晶組成物。