JPS596274A - 液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正の誘電異方性を示すネマチック液晶組成物に
関するものであり、時分割駆動ができる混合液晶組成物
に関するものである。

正の誘電異方性を示すネマチック液晶を表示装置に用い
たものとしては、ネマチック液晶を一対の電極板間にツ
イスト配列させたセルを、一対の偏光板ではさみこんだ
表示装置がある。

この液晶表示装置を時分割駆動する場合、液晶との関係
において駆動電圧が制限されることが問題となっている
。つまり＠１図においてＶｔｈ　−１とＶ　ｔｈ　−２
はそれぞれ選択波形と半選択波形が液晶に印加された時
、目視的に光の透過率変化が観測し得るしきい値電圧を
示すものとすると、表示を点燈−消去させ得る電圧Ｖｄ
は、 Ｖ　ｔｈ　−１＜　Ｖ　ｄ　＜　Ｖ　ｔｈ　−２の範囲
に限られる。デユーティ比が小さくなればなる程、かか
る範囲は減少することはよく知られている。また、実用
上充分な表示コントラストを？Ｕるためには、第１図に
示す選択波形における光透過率が２０％でなければなら
ず、その時のしきい値電圧をＶ　ｔｈ　−３とするとＶ
ｄは、Ｖ　ｔｈ　−３＜　Ｖ　ｄ　＜　Ｖ　ｔｈ　−２
に得るのが望ましい。

また、Ｖｔｈ−２，Ｖｔｈ−３は表示パネルと観察する
方向とのなす角（視角）を小さくすると小さくなるとい
う視角依存性を示す。小視角側でのしきい値電圧をｙｔ
ｈ−２（ｃｌ）、Ｖｔｈ−３（（１り、大視角側でｙｔ
ｈ−２０９，、ｙｔｈ、−３（７？）とすると、Ｖ　ｔ
ｈ　−２（ｄ）≦ｙｔｈ−２（Ｊ？）ｖｔｈ−３（ａ９
≦Ｖｔｌ：＋−３（Ａの関係があり、この視角範囲で点
燈−消去の表示を可能するにはＶｄは Ｖｔｈ−３（Ａ＜Ｖｄ＜Ｖｔｈ−２（（ｌｆｆｉ）であ
る。ツイスト・ネマチック液晶表示装置には最も高い表
示コントラストを示す方向（明視方向）があるが、一般
的に明視方向の視角が５０度〜８０度の範囲で使用可能
であることが要求されるため、Ｖ　ｔｈ　−３（イ）及
びＶ　ｔｈ　−２（ロ）はそれぞれＶｔｈ−３（８０度
）及びｖｔｈ−２（５０度）となる。従って、表示セル
の駆動電圧Ｖｄは、ｖｔｈ−５（８０度）＜ｖｄ＜ｖｔ
ｈ−２（５０度）となる。

一方、駆動電圧は電池電圧の経時変化あるいは回路のバ
ラツキ等によっても変動する。そこで、駆動電圧の変動
を許容する尺度として電圧マージン（Ｍ）を次式の様に
定義し、液晶の時分割駆動に対する適性を表わすことが
できる。

Ｖｏｐ　　　　　　　　　　（％） イ（Ｊ　シ、Ｖｏｐは駆動中心電圧で Ｖ　ｏｐ＝−（Ｖｔｈ−２（５０度）　　＋　　ｖｔｈ
−３（ｓｏ度）　）電圧マージンとしては、デユーティ
比１／１６の場合に実用上２％以上であることが要求さ
れる。

従来のネマチック液晶組成物を用いマルチプレックス駆
動を行なう液晶表示装置はさまざまな欠点があった。例
えば、デユーティ比１／１６で駆動すると、スレッショ
ールド電圧が上がるためＴｏｐが８■程度と高くなって
しまい駆動回路に負担がかかったり、電圧マージンＭが
負の値をとってしまうといった致命的な欠点があった。

また、液晶セルの表示応答スピードが遅かったり、全体
に色づいて外観上見づらくなったり、それに伴い表示コ
ントラストが低下する欠点があった。

これは、液晶セルの間隙をｄ、液晶分子の常光線の屈折
率をｎｏ、異常光線の屈折率をｎｏ、△ｎ　＝　？Ｌ　
Ｏ−？Ｌ　ｅ　　とすると、リターデーションＢは、 Ｒ＝−ｄ　（ｎｏ−？Ｉｅ　）＝ｄ　・八ｎの関係があ
り、液晶セルの外観を白色に近く、明るくするためには
、リターデーションＲの値は、１．０〜１２、又は、０
４〜０５　でなければならないことからきている。Ｒ＝
１０〜１２にするには液晶セルの間隙を７〜１０μｍに
し、液晶の△ｎを０１８前後の値にする□ことが要求さ
れ、Ｒ−０４〜０５　にするには液晶セルの間隙を４〜
６／ｌｔｎにし、液晶の△ｎを０４〜０５の値にするこ
とか要求される。従来、液晶セルの間隙を７〜１０μｍ
以下にする間隙調整の生産技術が劣っており、△ｎを０
１〜０１２にする液晶も実用に耐えうるものの製造が困
替であったため、液晶セ　　　ルの間隙が７〜１０μ宿
で△ｎが０１８前後の液晶を使用して、リターデーショ
ンＲが１０〜１．２になるようにしていた。しかるに、
このようにＲ＝１．０〜１２　の場合、従来の液晶セル
はＲ＝０４〜０５の場合に比較してセル厚が厚いことか
ら、表示の応答スピードが遅くなってしまう欠点を有し
ていた。一般に応答スピードはセル厚の自乗の比に反比
例する。従来の液晶セルは、上述の欠点があったが、最
近、セル厚調整については、４〜６μｍの間隙で均一に
製造する生産技術が進歩してきたため、△ｎが１０〜１
２で実用上に耐えうる液晶をいかに提供するがが残され
た問題となった。

不発ψ４の目的は、このような状況にがんがみ、Δｎが
１．０〜１２で、マルチプレックス駆動、特に１／１６
デーーテイ駆動する際、実用上充分な電圧マージンを有
し、実用に耐え、かつ使用しゃすい液晶組成物を提供す
る点にある。

本発明の他の目的は、表示上ルの点燈時にコントラスト
が良く明るい表示の可能な視角（以下視角という）の広
い液晶組成物を提供する点にある。

本発明の他の目的は、表示上ルの点燈−消去の応答時間
が短い液晶組成物を提供する点にある。

」―記目的を達成するために、液晶組成物に要求される
具体的条件としては、 （１）着色を抑え明るい表示の可能な範囲で、複層率及
びセル間隙を小さくし、広い視角を有する事。

（２）デユーティ比１／１６、Ｖ　ｏｐ　＜　５　Ｖの
時分割駆動で２％以上の電圧マージンを有する事。

（３）点燈−消去の応答時間が、室温で１５０？Ｆ１銭
以下、０℃で４ＱＱｇｌ？ｅｃ以下である事。

があげられる。

本発明は上記目的にのぞみ、上記条件を全て満足する液
晶組成物を提供するものである。即ち、本発明は、 一般式 ％式％（１） （２１ （３） （４） 但し、Ｒ８は炭素数６〜６の直鎖アルキル基Ｒ２〃　　
１〜６ Ｒ３〃　　　２〜５ Ｒ４〃　　　６ Ｒ５〃　　　２〜５ Ｒ６〃　　　４ Ｒ７ｔｔ　　　４　　　　　　　　　　　　／／で表わ
される各群の化合物（］）　、　（２１、３：＋）’、
　（４）を各々少くとも一酸物以上含有して得られる液
晶組成物により、上記目的を達成するものである。

第１表は、本発明の液晶組成物の具体例である。

化合物（１）の具体例をＡ〜■に示し、化合物（２）の
具体例をＪ〜Ｌ、化合物（３）の具体例をＭ〜Ｎ、化合
物（４）の具体例を０に示す。

化合物（１）はＮＯ，Ｙ系の液晶である。本発明の液晶
組成物は化合物（１）をベースとしたものである。

化合物（１）は△ｎが約０１２であり、小さい。セルの
間隙を４〜６μｍとした場合、化合物（１）は本発明の
液晶組成物中４０〜６０重量％混合させベース液晶とし
ているため、本発明の液晶組成物の△ｎを全体として化
合物（１）のΔｎに近づけることができ、その為、本液
晶組成物を使用した液晶セルのりターチージョンＲを０
４〜０５にすることができる。・これにより明るい外観
や、広い視野の表示が可能となる。また、従来の、セル
厚が７μｍのものに比較して応答スピードを上げること
ができる。その他、化合物（１）は電圧マージンが大き
く使用温度範囲も広い為、化合物（１）をベース液晶と
した本発明の液晶組成物は電圧マージンが広がり使用温
度範囲も広い。また、化合物（１）は他の液晶との溶解
性が良い為、この液晶をベースとして他の液晶を混合さ
せることは合理的である。しかし化合物（１１が多過ぎ
ると低電圧駆動ができなくなるため、本発明の液晶組成
物においては、化合物（１）の混合割合を４０〜６０重
量％にした。なお、Ｒ。

は炭素数６〜６、Ｒ２は炭素数１〜６の直鎖アルキル基
である。

化合物（２）は、ジオキサン系の液晶である。Ｒ３は炭
素数２〜５の直鎖アルキル基である。化合物（２）は本
液晶組成物中に２７〜４５重量％混合させる。化合物（
２）はΔｎが００９〜０１０と小さい。

このため、化合物（１）と同様に、化合物（２）を本液
晶組成物中に混合させることにより本液晶組成物を全体
として△ｎを０１〜０１２にすることができる。また、
化合物（２）は誘電異方性が約２と大きいので本液晶組
成物を低電圧駆動させるのに大きな役割を果たしている
。例えばデユーティ比１／１６、Ｖｏｐく５Ｖで駆動さ
せる場合、２７重量％以上が望ましい。しかし、一定以
上の割合だと低温で析出しやすくなるため、本発明の液
晶組成物では化合物（２）の割合は２７〜４５重量％に
した。このように本発明の液晶組成物は化合物（２）を
使用して低電圧駆動を可能にし、デユーティ比１／１６
で、Ｖ　ｏｐが５ｖ以下の駆動を可能にした。

化合物（３）はＰＣＨエステル系の液晶である。

Ｒ４は炭素数が６、ｎ、は炭素数が２〜５の直鎖アルキ
ル基である。化合物（３）は本発明の液晶組成物中、５
〜１５重量％混合させる。化合物（３）は化合物（１１
、（２１に比べ、透明点の高いのが特徴である。

化合物（３）を本液晶組成物中に混合させることにより
、使用湿度の上限を拡げられる。また、化合物（３）は
、電圧マージンを拡げる働きがある。しかし、化合物（
３）の割合を一定以上多くすると低湿で析出しやすくな
るため、化合物（３）の割合は５〜１５重量％にした。

化合物（４）は、ジエステル系の液晶である。Ｒ６は炭
素数４、Ｒ７は炭素数７の直鎖アルキル基である。化合
物（４）は、本発明の液晶組成物中、５〜１５重量％混
合させる。化合物（４）は化合物（３）と同様に、化合
物（］）　、　（２）に比べ透明点の高いのが特徴であ
る。化合物（４）を本液晶組成物中に混合させることに
より、化合物（３）と同様に使用湿度の」−限を拡げら
れる。また、化合物（４）は粘性が低い為、本液晶組成
物中に混合させることにより表示の応答スピードが上が
る。しかし、化合物（４）は一定の割合以上多くすると
低温で析出しやすくなるため、化合物（４）の割合は５
〜１５重量％にした。

第　　１　　表 第２表は、上述の化合物（１）〜（４）を混合させて製
造した本発明の液晶組成物である。化合物（１）〜（４
）の混合割合は化合物の１つ１つを取り上げた上述の説
明の通りである。化合物（１）〜（４）を混合させて製
造された本発明の液晶組成物１〜５は、いずれも透明点
が約６０℃である。また、−２０℃の環境下で４日間放
１ａシても異常がない。従って、一般の電子機器の動作
保証温度範囲０〜４０℃を充分カバーしている。また、
実施例１〜５のいずれも駆動電圧Ｖ　ｏｐが５Ｖ以下と
低い。また、電圧マージンＭも２０％以上であり、実用
に充分耐えうるマージンを有する。また、２５℃に於け
る応答スピードも、立上りの応答スピードＴＲ１立下が
りの応答スピードＴＦ共に１００ｍ８前後と早い。さら
に、△ｎも実施例１〜５いずれも０１０〜０１２の範囲
にあり、セル厚４〜６μｍの液晶セルを製造した場合、
リターデーションＲを０４〜０５内に、抑えることがで
き、色づきがなく、白色でコントラストの良い液晶セル
を製造できる。

なお、第２表下部には、実施例１〜５に示し−た本発明
の液晶組成物をセル厚約４５μｍの液晶セルに封入した
際の試験結果を示している。

実施例１〜５については、それぞれ若干の相違がある。

実施例１は、ベース液晶となるＮｃＹ系の液晶化合物（
１）の割合を多くしたものである。透明点が６１０°０
と高く温度範囲が広く、かつ駆動電圧Ｖ　ｏｐを５■に
近くなっている。

実施例２は、ベース液晶である液晶化合物（１）の割合
を少なくして、ジオキサン系の液晶化合物（２）の割合
をふやしたものである。このため、透明点は５７．５℃
と６０℃より若干下がっているが、駆動電圧Ｖ　ｏｐは
４２０■と大変低い。また、応答スピードも立上がりＴ
Ｒが１１　ｏ７７１ｇ、立下がりＴＦが７０ｍ５と早い
。

実施例５は、実施例２と同様に、ジオキサン系の液晶化
合物（２）の割合を多口にしたものであるが実施例２程
化合物（２）の割合を多くせ尤、その分、化合物（１）
の割合がふえている。その為、化合物（１）による電圧
マージンを上げる効果と、化合物（２）による駆動電圧
Ｖｏｐを下げる効果の両者を稈良く有する。実施例乙の
液晶組成物の透明点は６０．２℃と６０℃以上であり、
駆動電圧ｖ　ｏｐも４．２５Ｖと低く、駆動電圧マージ
ンＭも２４％と大きい。

また、応答スピードも、２５℃において立上り時間ＴＲ
が９０ｍ５、立下がり時間ＴＦが８０ｍ８と、いずれも
ｉ　００　ｍ　ｓ以下であり、非常に高速である。

実施例４は、ベース液晶となる化合物（１）の割合をふ
やし、化合物（３）及び（４）の割合を減らしたもので
ある。化合物（１）の割合が多いため、電圧マージンＭ
が２．５％と大きい。しかし化合物（１）の割合が多い
ため駆動電圧Ｖ　ｏｐも４９５■と高くなった。

実施例５は化合物（３）の割合をふやしたものである。

化合物（１）の割合がやや多く、化合物（３）の割合も
多いため、マージンＭも２３％とやや大きいが、駆動電
圧Ｖ　ｏｐも４９８■も５■に近い。

第　　２　　表 このように、実施例１〜５に示した本発明の液晶組成物
は実施例１〜５のいずれも若干の相違が　　　　。

あるが、湿度範囲が広く、駆動電圧Ｖ　ｏｐも５■以下
と小さく、マージンＭも２０％以」二と広く、応答スピ
ードも早い。最近、液晶をアルファニューメリック表示
したり、グラフィック表示したりする応用が拡大してき
た。そして、例えば液晶セルが１／１６デユーテイ駆動
される場合もふえてきた。しかるに、一般の電子機器に
おいては電源として５■１［源を使用する場合が多い。

本発明の液晶組成物は５■以下駆動が可能な液晶セルを
提供できるため端末機等、アルファニューメリック表示
やグラフィック表示したりする応用が要求される分野へ
の液晶の応用に対して非常に有効である。

これらの分野に本発明の液晶組成物を用いた液晶セルを
使用すると、電源レベルをふやすことなく使用が可能で
ある為、液晶の低消費電力の特性を充分に活用できる。

また、本発明の液晶組成物は、Δｎが０１〜０１２内に
ある為、セル厚が４〜６μｍの液晶セルを構成すると、
リターデーションＲを０４〜０５内に抑えることができ
、液晶セルの色づきをなくして外観を良くしてコントラ
ストを上げることができる。

以上述べた様に、本発明の液晶組成物はマルチプレック
ス表示用の液晶セルの構成に非常に重要であり、産業の
発展に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は駆動電圧と透過率の関係図である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式 ％式％（１） （２） （３） （４） で表わされ、各群の化合物（１）　、　（２１、（３１
   、（４）を各々少くとも一成分以」−含有する事を特徴
   とする液晶組成物。 但し、Ｒ７は炭素数３〜６の直鎖アルキル基Ｒ２〃　　
   　１〜６ Ｒ３〃　　　２〜５ Ｒ４３ Ｒ１〃　　　２〜５ Ｒ６は炭素数４　　の直鎮アルギル°基Ｒ７〃　４ ２）化合物（１）の割合が　４０〜６０　重量％／／（
   ２１２７〜４５　重＠％ ｔｔ　　（３）　　　ｔｔ　　　、　　５〜１５　重量
   ％ｔｔ　　（４１ｔｔ　　　　５〜１５　重量％である
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶組成物
   。