JPS5940865B2 - 混合コレステリツク液晶およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合コレステリツク液晶およびその装置に関し
、詳しくは明確なしきい値（閾値）を有し、応答速度が
速く、Ｘ−Ｙマトリクス表示装置に適合した混合コレス
テリツク液晶とその装置に関するものである。

従来より優れた表示特性を有する液晶材料の開発が望ま
れており、今日、表示装置に使用可能なネマチツク液晶
がいくつか知られているとともに、製造販売もなされて
いる現状である。

しかしながら、これら従来の液晶には明確なしきい値（
閾値）がないという欠点がある。

これを改善するためにネマチツク液晶にコレステリン誘
導体を混合して明確なしきい値を持たせたものがあるけ
れども、この混合液晶は応答速度が極めて遅い欠点があ
る。

これら従来の各液晶は多絵素表示に有利なＸ−Ｙマトリ
クス表示には使用できず、仮に使用できたとしてもその
表示性能は著るしく低下するものである。

このことは、上記従来の各液晶が明確なしきい値と速い
応答速度との両者を有しないことから容易に推考できる
であろう。Ｘ−Ｙマトリクス表示とは、Ｘ方向に伸びた
複数の平行帯状のＸ電極群と、Ｘ方向に対して直角な方
向に伸びた複数の平行帯状のＹ電極群との交点にできる
ｍｎ個（ここでｍはＸ電極数を、ｎにはＹ電極数をそれ
ぞれ表わす）の絵素をＸ電極とＹ電極とによつてアドレ
スして表示しようとするものである。

このようなＸ−Ｙマトリクス表示の利点はｍｎ個の絵素
制御を極めて少ないリード線とドライバ回路とで制御し
得ることである。

すなわち、上記の絵素制御に必要なリード線はｍ＋ ｎ
本でよく、またドライバ回路はｍ＋ｎ回路でよい。しか
しながら、上記Ｘ−Ｙマトリクス表示においてはＸ電極
群中の１つのＸ電極とＹ電極群中の１つのＹ電極とによ
つて、その交点の絵素を選択し、これらＸＹ両電極間に
電圧りを印加した場合、この交点を中心として十字状に
並ぶ各絵素にＶ２の電圧がそれぞれ印加され、不所望の
絵素が半選択状態になる即ちクロストークが生ずる欠点
がある。

Ｘ−Ｙマトリクス表示におけるクロストークを防止する
ためには、Ｘ電極群とＹ電極群との間に挟持される液晶
として、電圧／２までは何ら視覚的変化たとえば光散乱
を起さない液晶すなわちしきい値を持つ液晶が必要とさ
れる。

またＸ−Ｙマトリクス表示においては、各絵素を順次ア
ドレスする走査手段が用いられるため、応答速度の速い
液晶が要求される。

しかしながら、上述した従来液晶は明確なしきい値と良
好な応答速度との両者を有するものではありえないため
、Ｘ−Ｙマトリクス表示には何ら要をなさないものであ
る。

したがつて、本発明の目的は、明確なしきい値を有し、
しかも応答速度が速く、多絵素表示に有利なＸ−Ｙマト
リクス表示装置に適した混合コレステリツク液晶とその
装置を提供することにある。

本発明者等は各種液晶について実，験し、検討を加えた
結果、光学活性（１）−Ｐ−シアノフエニル一Ｐ−（２
−メチルブチル）ベンゾエート（固体・等方液体転移温
度３７℃）を含む混合液晶は明確なしきい値を有し、し
かも応答速度が速いことを見い出した。本発明者はさら
に研究を重ねた結果、誘電率異方性が正のネマチツク液
晶、誘電率異方性が負のネマチツク液晶およびコレステ
リツク液晶等に光学活性（１）−Ｐ−シアノフエニル一
Ｐ−（２−メチルブチル）ベンゾエートを混合すること
によつて、諸種の優れた特性を有する混合コレステリツ
ク液晶を見い出した。

以下、本発明の理解をさらに深めるために図面にしたが
つて詳細に説明する。

第１図に示す光学活性（１）−Ｐ−シアノフエニルート
一（２−メチルブチノ（ハ）ベンゾエート（以下説明の
便宜上この化合物をＣＰ（２ＭＢ）Ｂとする）を含む混
合液晶は全てコレステリツク相を示す。

ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを含む上記混合液晶は、表面にコーテ
イング処理を施した２枚のガラス板にそれぞれ透明電極
を固着し、これら２枚の透明電極間に挟持したとき、各
電極間に挟持された上記混合液晶はその光透過率が印加
電圧に対して明確なしきい値をもつ。ＣＰ（２ＭＢ）Ｂ
は誘電率異方性が正であり、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを含有す
る混合コレステリツク液晶は上記両電極間に印加する印
加電圧の増加にしたがつて、その光透過率が第２図に示
すようにしきい値電圧Ｔｈ以上で急激に変化する。

この光透過率の変化はコレステリツク相からネマチツク
相への相転移によるものである。

また、しきい値電圧ＶｔｈはＣＰ（２ＭＢ）Ｂ（７）含
有量が増加するのにともなつて大きくなる。

ここで、上記混合コレステリツク液晶が同図に示すよう
な相転移を呈するためには、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂをある一
定含有量以上含む必要がある。そして、この量はＣＰ（
２ＭＢ）Ｂと混合する液晶の誘電率異方性の正負および
その大きさによつて異なる。

たとえば、誘電率異方性が負で、しかもその大きさが比
較的小さいＰ−メトキシベンジリデン−Ｐ−ｎ−ブチル
アニリンとＣＰ（２ＭＢ）Ｂとを混合する場合には、Ｃ
Ｐ（２ＭＢ）Ｂを５重量％以上混合する必要がある。

逆に、誘電率異方性が正の液晶とＣＰ（２ＭＢ）Ｂとを
混合する場合において、混合コレステリツク液晶が相転
移を示すためにはＣＰ（２ＭＢ）Ｂの混合量の下限はな
い。

しかし、光透過率の変化量を大きくするために、ＣＰ（
２ＭＢ）Ｂを５〜１０重量％以上含有することが望まし
い。上述したように、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合すること
ができる液晶としては、誘電率異方性が正のネマチツク
液晶（以下説明の便宜上Ｐ−ネマチツク液晶とする）と
、誘電率異方性が負のネマチツク液晶（以下説明の便宜
上ｎ−ネマチツク液晶とする）とがあり、さらに、コレ
ステリツク液晶もＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合することがで
きる。

Ｐ−ネマチツク液晶化合物としては、例えば、アＰ−ア
ルコキシベンジリデン−Ｐ−シアノアニリン、Ｐ−シア
ノベンジリデン−Ｐ−アルコキシアニリン、Ｐ−アルキ
ルベンジリデン−Ｐ−シアノアニリンＰ−シアノベンジ
リデン−Ｐ−アルキルアニリンｐ−アシロキシベンジリ
デン一心−シアノアニリン、ｐ−シアノベンジリデンー
トーアシロキシアニリン、ｐ−シアノフエニールートー
アルキルベンゾエイト、ｐ−シアノフエニールートーア
ルコキシベンゾエイト、ｐ−アルキルフエニールートー
シアノベンゾエイ ト、ｐ−アルコキシフエニール一Ｐ
−シアノベンゾエート、ｐ−アルコキシベンジリデン−
ｐ−アミノアゾベンゼンｎ−アルキル−Ｐ−シアノベン
ジリデン−Ｐ−アミノシナメイト、ｐ−ｎ−アルキル−
ｈ−ｎ−アルキノげゾベンゼンＰ−ｎ−アルキル−Ｐ−
シアノビフエニール、および、ラ Ｐ−アルコキシ−Ｐ−シアノビフエニール、等がある。

そして、これらのＰ−ネマチツク液晶化合物をいくつか
混合した混合体もＰ−ネマチツク液晶である。

また、Ｐ−ネマチツク液晶としては、上記Ｐ−ネマネツ
ク液晶化合物と後述するｎ−ネマチツク液晶化合物とを
混合したものがある。

この場合においては、上記Ｐ−ネマチツク液晶化合物が
一定量以上含まれていなければならない。そして、この
ようなＰ−ネマチツク混合体もＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合
することができる。ｎ−ネマチツク液晶化合物としては
、例えば、ｐ−アルコキシ−Ｐ−ｎ−アルキノげゾキシ
ベンゼンｐ−ｎ−アルキルートーアルコキシアゾキシベ
ンゼンｐ−アルコキシートーアルコキシアゾキシベンゼ
ンｐ−ｎ−アルキルートーアルコキシアゾベンゼンｐ−
アルコキシートーアルキルアゾベンゼン、ｐ−アルコキ
シートーアルコキシアゾベンゼン、ｐ−アルコキシベン
ジリデンートーアシロキシアニリン、Ｐ−ｎ−アルキル
ベンジリデン−Ｐ−アシロキシアニリン、Ｐ−ｎ−アル
キルベンジリデン−Ｐ−アルコキシアニリン、ｐ−アル
コキシベンジリデンート一ｎ−アルキルアニリン、およ
び、 リ Ｐ−ｎ−アルキル−Ｐ−アシロキシアゾキシベンゼン等
がある。

そして、これらのｎ−ネマチツク液晶化合物をいくつか
混合した混合体もまたｎ−ネジチーク液晶であり、ＣＰ
（２ＭＢ）Ｂと混合する液晶として用いることができる
。

コレステリツク液晶としては、たとえば、コレステリン
誘導体である塩化コレステロールおよび臭化コレステレ
ールと、エレステリルノナノエイト等のコレステリンカ
ルボン酸エステルと、コレステリルオレイルカーボネイ
ト等の炭酸エステル等がある。

またＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合することのできるものとし
て、（１）−ｐ−エトキシベンジリデンート一（２−メ
チルブチル）アニリンおよび（ト）−Ｐ−エトキシート
一（２−メチルブチノ（ハ）アゾベンゼン等の光学活性
化合物等もある。

実施例 １ Ｐ−ネマチアク液晶として、Ｐ−ｎ−ヘキシルベンジリ
デンートーシアノアニリンを５０重量％、ＣＰ（２ＭＢ
）Ｂを５０重量％、混合して得た混合コレステリツク液
晶について、温度１０℃、電極間隔６μ、周波数２５０
ｚの電圧を印加した結果、明確なしきい値を持ち、しき
い値電圧は２５ボルトであつた。

また、３０ボルトの電圧を印加した結果、立上り時間４
０ｍｓｅｃ、減衰時間４ｍｓｅｃで、応答速度が速いこ
とを示した。

ここで、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂの混合量は約７０重量？が限
界であり、これ以上混合量が増加すると絶縁破壊を起こ
しやすくなり、使用困難になる。

実施例 ２ｎ−ネマチツク液晶として、Ｐ−メトキシ−
Ｐｎ−ブチルアゾキシベンゼンを４９重量％、Ｐメトキ
シートーエチノげゾキシベンゼンを２１重量％、ＣＰ（
２ＭＢ）Ｂを３０重量％、混合して得た混合コレステリ
ツク液晶について、温度２０℃、電極間隔６μ、周波数
２５０Ｈｚの電圧を印加した結果、明確なしきい値を持
ち、しきい値電圧は１９ボルトであつた。

また、２５ボルトの電圧を印加した結果、立上り時間４
０ＴＩＬｓｅｃ、減水時間５ｍｓｅｃで、応答速度が速
いこきを示した。

ところで、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合する液晶がｎネマチ
ツク液晶である場合において、ＣＰ（２ＭＰ）Ｂの混合
量が少ない場合には、第２図に示すような相転移は起ら
ず、第３図に示すような動的散乱が起る。

たとえば、ｎ−ネマチツク液晶とみて、ｐ−メトキシベ
ンジリデン−Ｐ−ｎ−ブチノげニリンを用い、ＣＰ（２
ＭＢ）Ｂの含有量が４〜５重量％以下の場合には上記動
的散乱が起る。ここで、ｎ−ネマチツク液晶中に上記の
ようにＣＰ（２ＭＢ）Ｂが含まれていると、第３図の光
透過率の変化はＣＰ（２ＭＢ）Ｂが含まれていない場合
に比較して極めて急激に変化し、この急変効果はＣＰ（
２ＭＢ）Ｂを０．１重量％以上含有していると明確に現
われるものである。

一方、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂと混合する液晶がコレステリツ
ク液晶である場合においては、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを加え
ることによつて、元来電界による相転移を起さない液晶
であつても、相転移を示すようになる。

例えば、コレステリルオレイルカーボネイトおよび上述
したコレステリン誘導体以外の光学活性コレステリツク
液晶は、元来、電界による相転移は示さないけれども、
ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを加えることによつて、相転移を示す
ようになる。また、元来、相転移を起すコレステリツク
液晶の場合は、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを加えることによつて
、そのしきい値が低下する。

たとえば、塩化コレステロールとコレステリルノナノン
酸との混合コレステリツク液晶は、電界によつて相転移
を示すが、ＣＰ（２ＭＢ）Ｂを加えることによつて、し
きい値電圧が著るしく低下する。このため従来において
は高電圧を必要とし表示用としては使用困難であつたも
のを、しきい値電圧の激減によつて使用が容易となつた
。その他、液晶の性能向上のために、液晶以外の以合物
を液晶状態が壊れない程度に添加するこ吉もできる。

たとえば、ｐ−ｎ−アルキルベンジリテンート一ｎ−ア
ルキルアニリンを適量添加することによつて、固体から
液晶への転移温度を下げ、より高速応答の特性を得るこ
ともできる。

また、適当な導電率を得るために、有機電解質を微量添
加してもよい。

この有機電解質としては、トリメチルアンモニウムハラ
イド等が用いられる。なお、本発明に係る電気光学的液
晶表示装置として透過型の表示装置を例にあげて説明し
たけれども、混合コレステリツク液晶を挟持する２枚の
電極のうちの一方の電極を鏡面等の反射面にすることに
よつて反射型の表示装置にしてもよいこ♂は勿論である
。本発明は以上詳述したように、その第１の発明にした
がえば、明確なしきい値を有し、しかも応答速度が速く
、Ｘ−Ｙ−マトリクス表示装置に適した混合コレステリ
ツク液晶を提供することができる利点をもつている。

また、その第２の発明にしたがえば、明確なしきい値を
有し、しかも応答速度が速く、多絵素表示に有利な優れ
たＸ−Ｙマトリクス表示装置に適した電気光学的液晶表
示装置を提供することができる。

さらに本発明は通常の電気光学的表示装置に用いても優
れた性能を発揮する利点をもつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は…−ｐ−シアノフエニルート一（２メチルブチ
ル）ベンゾエートの化学構造式、第２図は相転移型液晶
の電圧・光透過率変化特性図、第３図は動的散乱型液晶
の電圧・光透過率変化特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学活性（＋）−Ｐ−シアノフエニル−Ｐ−（２−
   メチルブチル）ベンゾエートを０．１重量％乃至７０重
   量％含有することを特徴とする混合コレステリツク液晶
   。 ２ 前項記載の混合コレステリツク液晶を２枚の電極間
   に挟持し、これら電極のうち少なくとも一方を透明電極
   にしてなることを特徴とする電気光学的液晶表示装置。