JPS6069189A - 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】 く技術分野〉 本発明にネマチック液晶組成物に関するものであり、更
に詳しくｒｔ、Ｉ）、’Ｐ’−ジアルキルアゾキシベン
ゼンを主成分とし、エステル系液晶、シクロヘキサンカ
ルホン酸エステル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液
晶のうちの少なくとも一成分を共存させたネマチック液
晶混合物で、正の誘電異方性を示すネマチック液晶を適
当量添加することによって、駆動電圧１５Ｖ以下で少な
くともデユーティ比１／６４までの時分割駆動が十分に
行える優れた時分割特性′を有する混合液晶組成物に関
する。

〈従来技術〉 ＴＮ型液晶表示装宜を駆動する方法としてはスタティッ
ク駆動および時分割駆動が知られているが、時分割駆動
はり−ド取出数を少なくできるため、■液晶セルの構造
の簡素化、■液晶セルと駆動回路出力部との結合部数の
軽減、■駆動回路の簡素化等の点から有利である。また
、さらに大容量の表示を行なおうとすると、いっそうリ
ード取出数が増大するため、デユーティ比の小さい時分
割駆動が必要となる。

然るに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。

例えば時分割駆動波形の選択波形を第１図ａ）とし、半
選択波形を第１図ｂ）とし、この波形に対応する液晶セ
ルの電圧と光透過率との関係を第２図に示す。但し、第
２図においてグラフ１とグラフ２にそれぞれ選択波形（
イ）と半選択波形（ロ）が液晶セルに印加された時、液
晶セルと観察する方向とのな１角（視角）を８０度にし
た場合の電圧と光透過率との関係を示す。また、Ｖｔｈ
−１とＶｔｈ　−２はそれぞれ光透過率２０チと８０％
のしきい電圧を示す。この時、時分割駆動が冥用土充分
な表示コントラス）？伴なって行なわれ得る駆動電圧幅
Ｖｄは Ｖｔｂ−１≦Ｖｔｉ　＜　Ｖｔｈ　−２となる。

一方駆動電圧は電池電圧の経時変化あるいに回路のバラ
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、 但し、ＶＣは駆動電圧で ｖｃ＝、（（ｖｔｈ−ｚ）＋（ｖｔｈ−１）　）液晶の
時分割駆動に対する適性を表すことができる。

ところが、一般にデユーティ比が小さくなればなる程選
択波形と半選択波形の実効電圧比は小さくなるため、Ｖ
ｔｂ−１とＶｔｈ　−２の差に減少し、マージン（１４
も減少する。また、さらにデユーティ比を小さくすると Ｖｔｈ　−ｉ　＞　Ｖｔｈ　−２、かツＭ＜Ｏとなり、
このデユーティ比における時分割駆動に実用上不可能と
なる。よって大容量の表示を高品質で行なうためには、
より小さいデユーティ比の時分割駆動をより広い電圧マ
ージンを持って行ない得る液晶が必要となる。

こうした観点より、従来は次のような液晶化合物が知ら
れている。

Ｒ綴１（ＪＪ Ｒ＞＠−昏ＯＮ Ｒ−＠−ａｏｏ−＠−０Ｎ ＲＯ−分Ｃｏｏ−＠佃 ”　＞＠−０００−＠−ＯＲ Ｒ−４−ｏ−（３Ｎ 但し、Ｒは直鎖アル′キル基を示す。　゛しかし、これ
らの液晶を組み合わせ１／１６より小さいデユーティ比
の時分割駆動全行なう混合液晶を構成することは極めて
困難であり、大容量表示用の混合液晶の開発が期待され
ていた。

　６− く目　的〉 本発明の目的に、駆動電圧ｉｓｖ以下で少なくともデユ
ーティ比１／６４ｔでの時分割駆動が実用上十分に行え
る優れた時分割特性を有する液晶組成物を提供するにあ
る。

本発明の他の目的に、かかる液晶組成物を用いた大容量
の表示を高品質で行ない得る液晶表示装置を提供するに
ある。

本発萌の更に他の目的は、かかる液晶組成物を用いた小
型化、簡素化した液晶表示装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的に、コントラストが高く、視角範
囲の広い見易い表示装置用液晶組成物を提供するにある
。

く構　成〉 本発明者は上記目的に鑑み、極々研究、検討を重ねた結
果、上記目的を全て満足する液晶組成物を見出したもの
である。即ち、本発明は、一般式％式％ 但し、Ｒ１は炭素数１〜１０の直鎖アルキル基Ｒｙｌ’
ｆｆ炭素数１〜１０の直鎖アルキル基で表わされる化合
物（１）の少なくとも一成分と一般式 ％式％（２） （３） 但し、Ｒｓ［炭素数１〜１０の直鎖アルキル基又は直鎖
アルコキシ基 Ｒ４Ｈ炭素数１〜１００直鎖アルキル基又は直鎖アルコ
キシ基 ’Ｒ８ｆｌ炭素数１〜８の直鎖アルキル基Ｒ６は炭素数
１〜８の直鎖アルキル基 ＲｑＬｆｌ炭素数１〜１０の直鎖アルキル基Ｒ８は炭素
数１〜１００亘鎖アルキル基で表わされる各群の化合物
（２＋　、　（３１、＋４１のうちの少々くとも一成分
全含有してマルチプレックス駆動に適した液晶組成物を
構成した。

〈実施例〉 本発明に用いられる化合物＋１１　、　（２１、Ｔ３）
　、　＋４１ばいずれも安定である。

本発明において化合物（１）ｉ主にかかる液晶組成物を
用いた液晶表示装置の時分割駆動における一定視角での
コントラストを格段に向上させる作用があり、Ｒ１とＲ
２の炭素数の和が増大すると、上記作用ぼいっそう増大
するが、同時にスメクチック性も増すため、適当力成分
全選択し、適当量含有させる必要がある。従ってＲ８と
Ｒ２の炭素数の和は１０前後（８〜１４）が良い。化合
物＋１１は３０〜８０ｗｔ％含有させると良い。

化合物（２１、＋３１　、　＋４１　Ｈ主に化合物（１
）の優れた時分割４１１Ｆｕ’ｌｒできる限り損なうこ
となく、ネマチック液晶温度範囲（４！に低温側）ｔｌ
−広げる作用がある。

化合物（２）ハなくても良いが、５〜２０ｗｔ％含有さ
せると化合物（１）より劣るが、液晶表示装置の時分割
駆動における一定視角でのコントラストラ向上させる作
用があり、Ｒ１とＲ４の炭素数の和が増大すると、上記
作用にいっそう増大するが、粘度の上昇を伴なう。

化合物＋３１Ｈ１５〜５０ｗｔ％含有させるとさらに液
晶表示装置の視角範囲を広げる作用があり、時分割駆動
における低視角側でのクロストークを起こりにくくする
作用がある。

化合物（４）は５〜２０ｗｔ％含有させる。化合物（４
）はさらに液晶組成物の粘度を減少させ、かがる液晶組
成物を用いた液晶表示装置の応答時間を減少させる作用
がある。

なお、化合物（１）〜（４）の光学異方性Δには、それ
ぞれ、化合物（１）が約０．２０．化合物（２）が約０
．１５化合物（３）が約０．１０．化合物（４）が約０
．　Ｉ　Ｑである。

次に本発明に用いられる化合物（１）〜（４）の具体例
を第１表に示す。

　９　− 第１表−１ １０− 第１表−２ 第１表−３ 第１表−４ １３− 実施例 第１表に示した化合物を使用して本発明の液晶組成物を
構成した実施例を第２表に示す。

゛　第２表で例示する本願の液晶組成物に、第３図に示
される様な液晶表示装置で使用される。時分割駆動回路
１１に液晶セル１２に時分割信号を印加し、液晶セル１
２を駆動する。液晶セル１２げ上電極基板１３と下電極
基板１４がスペーサー１６により所定の間隔で隔てられ
ており、電極基板１３．１４にａそれぞれ電極１７．１
８がその内表面に形成されている。電極基板１３．１４
間隔をより一定に保つために、液晶セル内にグラスファ
イバー、ガラスポール等のスペーサーを散在させてもよ
い。液晶セル１２にげ上側光子２０と下側光子２１がセ
ルの上下に配されており、下側光子２１の下には反射体
２２が配される。液晶表示装置が透過型の場合には反射
体２２は不要である。本願の液晶組成物１９に上下電極
基板１３゜１４の間に置かれ、約９０°（８０°〜１０
０°）でツイスト配向されている。そして上下電極基板
２０゜１４− ２１は少なくとも液晶組成物１９に接する表面が液晶配
向層１３０，１４０でおおわれている。駆動信号は選択
的に電極１３．１４に印力口される。

そして、電極１３．１４間に選択的に印加される電圧に
より液晶の配向が変化し、配向が変化しない部分との間
で液晶セル１２を通過する光の状態がかわり、光が反射
（又は透過）する部分と遮断する部分に分かれ、表示が
行なわれる。そして、少なくとも電極１７．１８の一方
は透明電極である。透過型セルにおいては少なくとも表
示部の電極１７．１８が共に透明電極である。

なお、少なくとも波長４１０ｎｍ以下の光をカットして
液晶に紫外線が到達しないようにして液晶の分解等の劣
化を妨ぐ。反射型の液晶表示装置においては、フィルタ
ーは液晶と光源との間に配される。例えば電極基板１３
や上側光子２０自身にフィルター特性を付与したり、上
側光子２０の上や電極基板１３と上側光子２０の間にフ
ィルターヲ設置する。土偶光子２０全貼り合わせる接着
剤にフィルターＷ性が付与されていても良い。このよう
な特性のフィルターに液晶を紫外線から守ると共に、目
視時に黄色の色付きが女＜、液晶表示品質が良い。透過
型の液晶表示装置の場合はさらにバックライト光源と液
晶との間に同様の特性フィルターを設置する。

第２表−１ １７− 第２表−２ 本、０４＞ＢｃｏＯ−＠−Ｎ；（Σ”Ｃ３ｓＴｌｑｆ示
す。

＊＊ａ０噌・Ｘトａ　ｏｏ　−＠−Ｎ二Ｎ魯Ｃ山を示す
。

〇 １８− 第２表において○印は、本発明による組成物を封入した
セルを一３０℃に４日間放置した後も結晶化が認められ
なかった事を示す。Ｖｔｈ−１゜Ｖｔ）１−２．Ｍ、応
答時間ａ１すべてＶ−９Ｖ、デユーティ比１／６４の波
形で駆動した場合の％注ヲ示している。いずれの実施例
においても実用上十分な電圧マージン（粉が得られた。

なお、第２表における化合物■〜０は第１表と同じ化合
物を示す。また、本笑施例においては正の誘電異方性を
示すネマチック液晶として、エステル（Ｃ２Ｈｆｆ−＠
−Ｃ００−＠−ａＮ及びＣ４Ｈ，−＠−ａｏｏ４）−ｃ
Ｎ）を添加した。この他、エステル系の液晶一般やビフ
ェニル系のｉ晶一般やフェニルシクロヘキサン系の液晶
一般あるいはこれらの混合物でも良い。

透明点を高くする液晶として、４ＨＦｊＡ３　、４Ｈ１
！！Ａ４を適当量添加した。これば代替としてターフェ
ニール系ｏ液晶一般’ｐビフェニールシクロヘキサン系
の液晶一般あるいはこれらの混合物でも良い。

以下実施例全詳細に説明する。

本発明の液晶組成物の実施例１〜５ば、いずれも化合物
（１）の少なくとも一成分と化合物＋２１　、　ｆａｌ
　。

（４）のうちの少なくとも一成分全含有させる事により
、デユーティ比１／６４の駆動で、正のマージンを得る
ことを可能にした。さらに実施例１〜５に示すように、
本発明の液晶組成物に低温において結晶化せず、透明点
の温度も高い為、使用温度範囲が広く、実用上問題ない
、等の利点を有する。

これらの効果に１実施例１〜５に示すように、本発明の
液晶組成物として、化合物（りの少なくとも一成分と化
合物（２１、（３１、＋４１のうちの少なくとも一成分
を含有させる事によって得られたものである。

実施例１の液晶組成物に化合物＋１１’ｅ４０％、化合
物（３１ｔ＝　４０　％、化合物＋４）ｉｉｏ％、正の
誘電異方性を示すネマチック液晶として、エステルを１
０％混合せしめたもので、駆動電圧が１５Ｖ以下と低い
にもかかわらず、デユーティ比１／６４の駆動で正のマ
ージンが得られた。また、応答時間も優れた特性金示し
た。

実施例２の液晶組成物ハ笑施例１に対して、化合物（１
１全７０％に増やし、化合物＋３１’ｉ１０％、化金物
（４１’ｉ　１０　ｑ６、正の誘電異方性を示すネマチ
ック液晶として、エステルを１０係混合せしめたもので
、駆動電圧は１５Ｖ’ｊｉ越えるが、電圧マージンＭ［
増加している。また、応答時間も減少している。これに
化合物（１）が優れた時分割特性を有しなおかつ、粘度
の低い液晶組成物であることを示している。

実施例３の液晶組成物ニ、実施例２に対して、化合物（
１）の中のＲ１とＲ８の炭素数の和が８である■を減ら
し、Ｒ８とＲ３の炭素数の和が１２．１１である■、０
を増やし、化合物（３１１０％　１−化合物＋２１１ｏ
　ａｔに換えたもので、実施例２に比べ、駆動電圧は下
がっているが、電圧マージンは増加し、応答時間は増加
している。これに、化合物（１）において炭素数の和が
小さい成分に比べ、炭素数の和が大きい成分の方が、よ
りいっそう時分割特性が優れていることを示している。

また同時に、化合物（３）に比べ、化合物（２）の方が
時分割特性に優れているが、粘度が高いということを示
している。

実施例４の液晶組成物は、化合物（１１を４５％。

２１− 化合物（３）を１４．５チ、化合物（４）を１０チ、正
の誘電異方性を有するネマチック液晶として、エステル
’ｉ２６．５％、透明点を高くする液晶として、４Ｈ１
！ｊＡ４’ｉｉ４％混合せしめたもので、駆動電圧が１
０Ｖ以下と低いにもかかわらず、電圧マージンＭｌ’Ｊ
正の値を示している。

実施例５は実施例４に対して、化合物（３１’ｉ　４％
減らし、透明点を高くするため、４ＨＦ！Ａ３’ｉ４チ
添加したもので、透明点が６１．５℃に上昇したにもか
かわらず、はぼ同レベルの電圧で、マージンＭ［正の値
を示している。このように実施例４と５ｒＸ駆動電圧１
０Ｖ程度の低電圧においても、デユーティ比１／６４の
時分割駆動が可能であることを示している。

〈効　果〉 実施例１〜５の液晶組成物に光学異方性△ｎがいずれも
約［１１８であった。そして、該液晶組成物を用いた液
晶表示装置に、光学異方性△ｎと液晶の層厚の積、リタ
ーデーションＲが約１μであった。

２２− なお、本発明の液晶組成物を用いると、ｖｔｈ−１，Ｖ
ｔｈ−２の定義を変えることにより、１／９８デユーテ
イ駆動、１／１２８デユーテイ駆動全英用上可能である
。

以上実施例１〜５は化合物（１１、（２１、（３１、（
４１の割合を適当に調整することによって、電圧マージ
ンＭが大きくとれ、なおかつ、応答特性の優れた液晶組
成物を構成できること金示している。

さらに実施例１〜５で具体例を示した本発明の液晶組成
物は、駆動電圧が１５Ｖ近傍と低い。特に実施例４と５
ｉ１ＱＶ近傍と極めて低い。電圧を低くすることは、電
源の簡略化、装置の小型化において有利であるばかりで
なく、駆動用の集積回路の製造上も大変有利である。集
積回路は製造の容易性、低消費電力の点から、０−ＭＯ
Ｓで製作することが一般的であるが、駆動電圧が高くな
ると製造が非常に難しくなる。本発明の液晶組成物は格
別に高い駆動電圧を必要としないため、Ｃ−ＭＯＳの駆
動回路の製造が容易であり、かつ歩留も良くコストも安
い。以上駆動回路上も利点がある。

また、実施例に示した様に、リターデーションＲＱ約１
μに近づけることにより、リターデーションによる色付
きも生ぜず、白黒表示で、コントラストの良い液晶表示
装置となる。

また、Ｏｓ　Ｈ！ｌ　−＠−ｃｏｏ−＠−ＯＮやＣ，Ｕ
、普ｃｏｏ番ＯＮのかわりに、又はそれに加えてビフェ
ニール化合物や、フェニルシクロヘキサン化合物を添加
させても良い。

また、＊、＊＊で示す化合物のかわりに、又はそれに加
えて、ターフェニール化合物やビフェニールシクロヘキ
サン化合物を添加させても良い。

以゛上説明したように、本発明による液晶組成物を用い
た液晶表示装置に、駆動電圧１５Ｖ以下でデユーティ比
１／６４までの時分割駆動が実用上十分に行える優れた
時分割特性を有するため、大容量の表示金高品質で行な
う事ができる等の利点があり、実用的価値は非常に大き
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は時分割駆動波形の一例を示し、ｆＬ）Ｕ選択波
形、′ｂ）は半選択波形を示す。 第２図は電圧−光透過率の関係を説明するための図。 第３図は本願の液晶組成物を使用した液晶表示装置。 以　上 出願人　エプソン株式会社 代理人　弁理士最上　務 ２５− 第１図 第２図 第３図 手続補正書輸発） 昭和５９年９月２５日 昭和５８年特許願第１７８４５６号 ２、発明の名称 液晶組成物 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 東京都新宿区西新宿２丁目４番１号 （２３７）エプソン株式会社 ４．０　う　い　代表を締役　中　村　恒　也〒１０４
　東京都中央区京橋２丁目６番２１号１、　明細書、第
１８項第２表−２表の中で化合物０！Ｈｓ−ｏ−ＱＯＯ
−ｏ−〇Ｎの右、実施例１の「１００Ｊどあるのを「１
（ＬＯＪと補正脳。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 ％式％（１１ 但し、現は炭素数１〜１０の直鎖アルキル基Ｒ１ケ炭素
   数１〜１０の直鎖アルキル基で表わされる化合物（１）
   の少なくとも一成分と一般式 ％式％（２ （３１ 但し、Ｒ１１は炭素数１〜１０の直鎖アルキル基又は直
   鎖アルコキシ基 Ｒ４は炭素数１〜１０の直鎖アルキル基又は直鎖アルコ
   キシ木 Ｒ５は炭素数１〜８０直鎖アルキル基 Ｒ６は炭素数１〜Ｂの直鎖アルキル基 Ｒ７ハ炭素数１〜１０の直鎖アルキル基１ｓｔｉ炭素数
   １〜１０の直鎖アルキル基で表わされる各群の化合物＋
   ２１　、　（３１、１４）のうちの少なくとも一成分を
   含有する事を特徴とする液晶組成物。