JPS61236893A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表示装置用液晶組成物、特に電介効果モードに
於てダイナミック駆動特性が良好なる液晶組成物に関す
る。

〔発明の概要〕

本発明は液晶組成物において、少なくとも一般式Ｒ１−
＠−ｃｏｏ−◎−０Ｒ１で表わされる化合物、一般式Ｒ
１−＜−Ｑ−ｏｕ、で表わされる化合物、及び、一般式
Ｒ，−■−ｃｏｏ−Ｑ−ａＮで表わされる化合物愛用い
ることによシ急峻性が優れ、光学的しきい値電圧上低下
できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、表示ｖｃｔｉｔ用液晶組成物は、例えば特開昭５
４’−８３６９４号公報などに示されているように、一
般式Ｒ−■−〇０Ｏ−Ｑ−０−Ｒ′（Ｒ、Ｒ′は各々任
意の炭素数の直鎖アルキル基を示す）で表わされる化合
物（以後本文中に於て１ｉｉ’ＯＨと略記する）などの
Ｉｎ液晶をペースにして、これらに一般式Ｒ”−■−ｃ
ｏｏ−Ｑ−ｃＮ（Ｒ”は任意の炭素数の直鎖アルキル基
を示す）で表わされる化合物（以後本文中に於てＰ−Ｅ
と略記するコなどのＮｐ液晶を添加し光学的しきい値電
圧全低下せしめる。但し、Ｎｐ液晶の添加量が多くなる
と後述の急峻性などの電気光学特性が低下するので必要
以上にＮｐ液晶を添加することは得策でない。

〔本発明が解決しようとする問題点及び目的〕今日ネマ
チック液晶組成物に要求される特性の条件は ■　電圧−透過率曲線の光学的しきい値電圧材、、・近
の立ち上がりが急峻であること（以後本文中に於て急峻
性と略記する） ■　電圧の変化に対して透過率の応答速度が早いこと ■　室温を中心として広い温度範囲で駆動できること、
即ち広いネマチック液晶範囲を持つこと ■　化学的に安定で耐湿性・耐光性に優れるこ■　駆動
電圧（または閾電圧）が自由に選べること などがある。

単純マ）　ＩＪクス表示体に於てダイナミック駆動をし
た時、駆動回路によって選択電極部または非選択電極部
の液晶に印加される実効電圧ｒ各々Ｗｏｎ　、　Ｖｏｆ
ｆ　　とし、走査電極の本数ｉｎ本とすれば、比ｖｏｎ
／ｖｏｔｔは ｙｏｎ／Ｖｏｆｆ＝（Ｖ１°＋　１　）／　０／Ｔ−１
）　・−・−＝　（１）なる関係があり、ｎが多くなる
につれて比Ｗｏｎ／Ｖｏｆｆ　　も小さくなって行く。

一方、液晶表示装置の一つであるツイスト・ネマチック
・モードの液晶セル全直交偏光子間に置き、第１図に示
す電気光学特性測定装置を用いて該セル４の透過″４を
充電増倍管で観察しながら駆動回路６によシ該セル４に
印加する笑効電圧全変えて行くと第２図に示される如き
電圧−透過率曲が得られる。電圧ｅ２ばて行き透過率が
変化し始める実効電圧を光学的しきい値電圧Ｖｔｈ　（
本明細書中に於ては透過″１ｔ−１（ｌだけ変化させる
のに必要な実効電圧値ｋ　Ｖｔｈとする〕、更に電圧を
上げて行き透過率が光学的飽和電圧１Ｖｓａｔ　　（本
明細書に於ては透過率ｔｌ−９０チ変化させるのに必要
な実効電圧値全Ｖｓａｔとする〕とすると、非選択電極
部では印加される実効電圧ＶＯｆｆが閾電圧ｖｔｈよシ
小さければ、即ち、 ｖｏｔｔ　＜　ｖｔｈ　　　　　　　　　　　　　−−
（２）であれば電圧が印加されていない時と比較してそ
の透過率は変化せず全く選択されなく、選択電極部では
印加される実効電圧Ｖｏｎが飽和電圧Ｖｓａｔよシ大き
ければ、即ち Ｖｏｎ≧ｖｓａｔ　　　　　　　　　　　・・・・・・
（８）であれば透過率は十分変化し選択された事になる
従って（８）式を（２）式で割れば となり、この関係式が成り立つ時非選択電極と選択電極
の透過率の差が十分となる。更に（１）式と（４）式か
ら となる。走査線の本数ｎが多くなるにつれ右辺は小さく
なシ１に・近づいて行く。このため選択電極と非選択電
極で十分なコントラス）ｆ得るにはＶ８ａｔ／Ｖｔｈも
１に近い方が有利となる。即ち第２図の電圧−透過率曲
線の光学的しきい値電圧から光学的飽和電圧にかけての
曲線の勾配が急峻な程、コントラス）ｋ一定（または良
くした上に）走査線本数を増やす事ができる。以上が条
件■が必要となる理由である。しかし従来、電気光学特
性に於ける温度依存性の除去が重要視されていた為条件
■そのもの全改良する具体的方策が示されてお′らず問
題である。これに対して温度依存性は工Ｃが安価になつ
几現在温度補償回路を駆動回路に組み込む事によシ容易
に取シ除く事が出来るように成つ几。

他の問題点として応答速度がある。

静止画像を表示する場合応答速１度はそれ程問題となら
ない。しかしコンピュータ端末やワード・プロセッサー
などの様に画像を頻繁に切シ換える必要のある場合、高
速応答性が要求されるようになる。テレビ画像などの動
画全表示する場合更に速い応答性が要＊されるのは言う
までもない。

本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的とす
るところは表示製蓋用やネマチック液晶組成物の急峻性
を改良しダイナミック駆動特性を向上させ、かつネマチ
ック液晶温度範囲上広くし動作温度範囲を広げ、更に化
学的に安定なネマチック液晶組成物を提供する事にある
。

〔問題点を解決するためめ手段〕

本発明の液晶組成物は少なくとも一般式が下記Ａで表わ
される化合物の少なくとも一種、一般式が下記Ｂで表わ
される化合物の少なくとも一種、及び一般式が下記Ｃで
表わされる化合物の少なくとも一種から成る車上特徴と
する。

Ａ・・・・・・Ｒ１−＠−０００−（Ｑ）−０−ＲｔＢ
・・・・・・Ｒ８→３−ｏ−０−Ｒ４０・−−−−・Ｒ
，−■−ＣＯＯ−■−ＯＮ但し、 Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜１０個の直鎖アルキル基 Ｒ８及びＲ４は炭素数１〜１４個の直鎖アルキル基 Ｒ６は炭素数１〜１０個の直鎖アルキル基金表わす。

一般式Ａで表わされる化合物（以後本文中に於て化合物
Ａと略記する）は急峻性を向上させ、かつ液晶温度範囲
も広げるために用いｔものであシ８重量係未満では効果
が小さくその含有量は多い程良い。しかし９０チを越え
ると共晶組成からのズレが大きく成ｈｍぎて凝固点降下
の効果が得られず低温に於て析出するように成る几め８
重量％〜９０重量％が望ましい。

一般式Ｂで表わされる化合物（以後本文中に於て化合物
Ｂと略記する）は急峻性を向上させる几めに有効なＮｎ
液晶であシ１０重量％以下では効果が小さくその含、・
有量は多＾程良い。しかし５７．５重量％を越えると共
晶組成からのズレが大きくなシ過ぎて凝固降下の効果が
得られず低温に於て析出するように成る。従って化合物
Ｂの含有量は、１ＯＮ、量％〜６０重量％が望ましく、
より望ましくは２０重量ｔＩｂ〜５７．５重量％である
。

一般式Ｃで表わされる化合物（以後本文中に於て化合物
Ｃと略記する〕はＮｐ液晶であシその含有量の多少によ
シ光学的しきい値電圧を低くまたは高くできる。光学的
しきい値電圧が低ければそれに比例して液晶駆動用回路
の最大定格出力電圧も低くて済み、安価な工０海使える
ためＭ利となる。しかしＰ−に液晶の含有量を多くしす
ぎると急峻性などの電気光学特性の性能全低下させ、透
明点を低くし液晶温度範囲を狭くするなどの好ましくな
い影響が出る可能性があるのでこの含有量は過度にしな
い万が良い。即ち５重量％から５０重量％が望ましく、
より望ましくは８重ｆ俤〜２２．５重量％が望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。

尚、液晶組成物の特性の測定は次の如く行つ九第１図は
電気光学特性に対する測定系を表わしたものである。測
定セル３はガラス製基板の片面に蒸着などの操作によシ
酸化錫などの透明電＆を設け、更にその面を有機薄膜で
覆い配向処理を施し次上、スペーサーの役割を兼ねたナ
イロン・フィルム製の枠を間に挾んで液晶を封入し九時
液晶層が所望の厚みと成るように二枚の該ガラス基板を
対向させて固定したものであシ、該セルの両面には各々
一枚づつの偏光板を電圧が印加されていない時元が透過
し、電圧が印加され九時元が遮断されるように偏光軸の
向き全調整して貼付けである。

尚、本文中に於てガラス基板とガラス基板の間隔（即ち
液晶壱の厚さをセル厚と略記する。）白色光源１から出
を光線はレンズ系２を通シセル３に垂直方向から入射し
、後方に設けられた検出器でその透過光強度が測定され
る。この時セル３には駆動回路５によって任意の実効値
電圧を持つ周波数１キロ・ヘルツの交査矩形電圧金印加
されている。＠１図の、測定系を用いて液晶セルを測定
した電圧−透過率曲線が第２図である。第２図に於て透
過率は通常の印加電圧範囲で最も明るくなった時及び最
も暗くなった時の透過重金各々１００チ及びΩチとして
表わし印加電圧を透過率１００チの電圧から始めて徐々
に上げて行き透過率が１０チだけ変化した時の実効値電
圧を光学的しきい値電圧ｖｔｈまた更に印加電圧を上げ
て透過率が１００チの時から９０％変化した時の実効値
電圧１ｉ−光学的飽和電圧Ｖｓａｔと各々定める。この
時、電圧−透過率曲線の光学的しきい値電圧付近の立ち
上がシ（即ち急峻性）は下式に於けるβ値として定めら
れる。

点燈時（マトリクス・セルに於て選択され九時）の実効
値電圧（Ｖａｎと表わす）がＶａａｔ、に等しく、非点
燈時（非選択時）の実効値電圧（Ｖｏｆｆと表わす）が
ｖｔｈに等しい電気信号が印加された時各々透過率が９
０係及び１０チと成シ、画素の点燈及び非点燈が認識さ
れる事と成る。更に言えばｖｏｎがＴａａｔ　　よシや
や大きく、Ｖｏｆｆがｖｔｈよシやや小さければ各々の
透過率は９０チ以上と１０チ以下と成る。この時ＶＯｎ
／ｆｆｏｆｆ　）　ｖｓａｔ／ｖｔｈ＝βである。これ
とは逆にＷｏｎがＶｓａｔよシ小さく、Ｖｏｆｆがｖｔ
ｈ　　よシ大きければ各々の透過率は９０％以下と１０
％以上と成υ視認性が悪くなってしまう。即ちＶＯｎ／
ＶＯｆｆ　（Ｖｓａｔ／ｆｆｔｈ＝βなる信号電圧が印
加された場合視認性が悪くなるのである。この様にβ値
が電気信号の実効電圧比Ｖａｎ／ＶＯｆｆよシ小さけれ
ば視認性の良い画素表示が得られ、同じ画像表示を得る
のにβ値が小さい程Ｖ　Ｏｎ／Ｖ　Ｏｆ　ｆ比も小さく
隣む。単純マトリクス表示体では走査線本数を多くする
程Ｖｏｎ／Ｖｏｔでが小さくなるためβ値も小さい（１
に近づく）事が必要である。以上β値鉱Ｖ　ｏ　ｎ／Ｖ
　ｏ　ｆ　ｆが許容される最小値を示すためマルチプレ
ックス特性の指標となる。

印加電圧の変化に対する応答速度は次の通シとする。、
印加する実効値電圧を瞬間的にｖｔｈがらＶｓａｔへ切
シ換え次時定常状態での各々の実効電圧に対する透過率
同志の差の９０％ｆｅけ透過率が変化するのに要する時
間（即ち透過率が９０％から１８チへ変化するのに要す
る時間）ａ−ミ！Ｊ秒単位でＴｏｎ　　Ｐわし、同様に
Ｖｓａｔからｖｔｈへ実効値電圧を瞬間的に切シ換え九
時定常状態での各々の実効電圧に対する透過率同志の差
の９０チだけ透過率が変化するのに要する時間（透過率
が１０チから８２％へ変化するのｌＣ要する時間）勿ミ
リ秒単位でＴｏｆｆと表わす。ＴｏｎとＴｏｆｆ　ｆ足
したＴ（ミ！Ｊ秒単位〕を以て応答速度の指標とする。

尚、一般に印刀口電圧を０から任意の電圧υ（ｖ）へ瞬
間的に切シ換えてから透過率が０の状態から９０％へ変
化するのに要する時間’ｋｔｏ１１％印加電圧をυから
０へ瞬間的に切シ換えてから透過率が１００チの状態か
ら１０％変化するのに要する時間全ｔｏｆｆ　　とする
と下記の式で表わされる事が知られている（参考文献：
　Ｍ、　５ｃｈａａｔ　、日本学術振興会情報科学用有
機材料第１４２委員会入部会（液晶グループ）第１１回
研究会資料、１９７８年玉ｔｏｎ　ｇη／（ε０ΔｔＫ
”−Ｋ（−Ｈ）”　）＝＝　４　Ｍ・Ｖ／（ｔＯΔευ
２−にπすｔｏｔｔ＝η／　Ｋ　（Ｔア ＝ｄ”Ｗ／にπ２ （ここでηはバルク粘度、ε０は真空誘電率、Δεは相
対誘電率の異方性、ＩＩ！は電場、ＫはＫｌｌ　＋　Ｋ
ｌｌ−２Ｋ！り　／　４なる弾性定数項、ａｔｉセル厚
を各々表わし１．ΔεおよびＫは液晶組成物に個有であ
る）。従ってｔｏｎ及１ｔｏｒｒ　　は共にｄ２に比例
して長くなる。

本実施例で足義したで−なる応答速度もセル厚と密接な
関係があシ、定性的ではあるがセル厚が薄いとＴは短か
く、セル厚が厚いと長い傾向全見出し几。これらの関係
は当業者ならば納得するに難くない。従って同じ液晶組
成物を用いて液晶表示体を作った場合セル厚を薄くする
程応答速度金速くする事ができる。

一方、急峻性βはセル１ｉｄ（μ〕と屈折率異方性Δｎ
の積であるΔｎ−ｄがＣＬ８〜１．０付近の詩趣も小さ
くなる（最良となる）事が見出されている（参考文献：
山崎淑夫、竹下裕、永田光夫、宮地幸夫、Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　３ｒａ　Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌＤｉｓｐｌａｙ　Ｒｅａｅａｒａｎ　Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ　　”　ＪＡＰＡＮＤ工５ＰＬＡＹ　　
’８５”、３２０頁；１９８３年、■Ｓより）。従って
コントラストｔ−重視する場合セル厚ａ１ｉ−Δｎｅｄ
がａ８〜１．０付近に成る様に液晶表示体を作るのが最
も得策であシ、液晶組成物の急峻性の比較もこのセル厚
で行うのが最も妥当であると考えられる。応答時間も先
に記した如くセル厚と関係するため液晶組成物の応答時
間を比較するには適当な厚みで測定する事が必要である
。

以上を鑑み、本実施例では急峻性、応答速度及び閾電圧
の測定は全て急峻性βが最小となるセル厚のセルを用い
て測定した。

測定温度は全て摂氏２０度とした。

ま友配向の均一性を高めるため本発明のネマチック液晶
組成物に微量のコレステリック物質を添加したもの金セ
ルに封止した。

ネマチック液晶相の安定性はセルに封入した状態で高温
液晶性及び低温液晶性會以て表わした。

即ち年平均気温の平年値が東京で１５℃、部組で２２“
Ｃである（総理府統計局編「日本の統計」昭和５５年度
版　６．７頁）から室温を２０℃と仮定しセルを恒温槽
に設置し、それよシ更に３０℃高い温度に於てネマチッ
ク相が安定か否かを高温液晶と称することにし、ネマチ
ック相が安定ならＯ印、等方性液体（１ｓｏｔｒｏｐｉ
ｃ　１ｉｑｕｉｄ　）なら工で表わす。低温液晶性はセ
ルを設置した恒温槽の温度′Ｉ！−２０℃から始め１日
につき５℃づつ下げて行った時、室温として仮定した２
０℃より３０℃低くなつ九時（即ち恒温槽温度−１０℃
）、ネマチック液晶相が安定か否かを低温液晶性と称し
、ネマチック相が安定なら○印ｔ、固体状態を呈してい
るかま九は析出を生じていればＸ印を以って表わす。

〔実施例−１〕 本発明による実施例−１の組成及び特性を第１表に示す
。但し本実施例は化合物Ｂとして一般式Ｒ３−嗜−■−
０−Ｒ，（式中Ｒ８及びＲ４は炭素数１〜１４個の直鎖
アルキル基金示す）で表わされる化合物（以後本文中に
於てＰＭＲと略記する）を含有して成る事を特徴として
いる。

また、従来例としてＩＩｆＯＨ及びＰ−１！！＠含有し
て成る液晶組成物の組成及び特性を第２表に示す。

従来例−１の急峻性を表わすβ値が１２６５であるのに
対して、実施例−１のβ値は１．２５４と改善され、光
学的しきシ値電圧ｖｔｈは従来例−１が２．５９Ｖであ
るのに対して、実施例−１のｖｔｈはＺ５５Ｖと低くな
っている。

以上、本発明による実施例−１は、ＥｉＯＩ’！及びＰ
−Ｋから成る組成物である従来例−１と比較して、光学
的しきシ値電圧ｖｔｈが改善され、更に急峻性βも良好
となつ几。

〔実施例−２，３）一 本発明による実施例−２，３の組成及び特性を第３表に
示す。但し本実施例はＰＭＲｔ−含有して成る事を特徴
としている。ま之、従来例全第２表に示す。

従来例−１のβ値が１．２６５であるのに対して実施例
−２のβ値が１．２５６、実施例−３のβ値がｔ　２４
６と良好である。即ち単純マトリクス電極を用い几液晶
パネルに於て透過率上選択電極で１０チ以下（１１Ｆ状
態）に、非選択電極で９０％以上（明状態）に各々する
几めには、従来例では走査電極の数は、１７本以下しか
駆動できないのに対して実施例−２では２３本以上、実
施例−３では２２本以上駆動することができる。

光学的しきい値電圧も従来例−１が２．５９１であるの
に対して実施例−２は２．３７ｖ、実施例−３は２．４
４Ｖであシいずれも改善されている。

実施例−２，３は摂氏５０度に於ける高温液晶性及び摂
氏マイナス１０度に於ける低温液晶性も　　　　　″あ
シ、十分安定で、通常の表示体に用いるのには十分広い
ネマチック液晶温度範囲ｔ−Ｖしている。

特に実施例−２は、摂氏マイナス３０度から摂氏６０度
までネマチック液晶範囲を有し、かなシ厳しい条件下で
の表示体にも用いることが可能である。

以上、従来例のβ値が１．２６５であるのに対して、本
発明による実施例−２は１．２５６　、　％流側−３は
１．２４６と極めて良好である。また光学的しきい値電
圧も低く、ネマ゛チック液晶温度範囲も十分である。

第　　１　　表 第　　２　　表 第３表 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、少なくとも一般弐
Ｒ，−■−ｃｏｏ−◎−０−Ｒ１で表わされる化合物、
一般式Ｒ３−Ｑ→−０−Ｒ４で表わされる化合物、一般
式Ｒ３−■−ｃｏｏ−Ｑ−ＯＮ　　で表わされる化合物
を用いてネマチック液晶組成物を構成した事により摂氏
マイナス１０度から摂氏５０度まで最もネマチック液晶
範囲の広いものでは摂氏マイナス５０度から摂氏６０度
の温度範囲で駆動でき、急峻性が優れ、光学的しきい値
電圧も適当であシダイナミツク駆動特性に優れたネマチ
ック液晶組成物を得る事ができた。

本発明によるネマチック液晶組成物音用いればツイスト
、ネマチックモードを始めとし、ゲスト・ホスト効果モ
ード（ホスト液晶として〕などの表示素子に於て優れた
表示コントラス）ｔ−得るのに多大の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に於て盾いた測定装置を表わすハード図
、第２図は該測定装置を用いて一般的に得られる相対透
過率−実効電圧の変化金示した曲線図 １・・・光源　　　　　　２・・・光線３・・・レンズ
及びフィルター系 ４・・・セル ５・・・受光部（ｉ電増培管） 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一般式が下記Ａで表わされる化合物の少なく
   とも一種、一般式が下記Ｂで表わされる化合物の少なく
   とも一種、及び一般式が下記Ｃで表わされる化合物の少
   なくとも一種から成る事を特徴とする液晶組成物。 Ａ・・・・・・▲数式、化学式、表等があります▼ Ｂ・・・・・・▲数式、化学式、表等があります▼ Ｃ・・・・・・▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、 Ｒ＿１及びＲ＿２は炭素数１〜１０個の直鎖アルキル基 Ｒ＿３及びＲ＿４は炭素数１〜１４個の直鎖アルキル基 Ｒ＿５は炭素数１〜１０個の直鎖アルキル基を表わす。