JPS61243888A - 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、特に視角特性に優れ
る液晶組成物に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、基本組成を一般式Ｒ息−＠−０００−ｏ−Ｏ
−Ｒ，で表わされる化合物（以下、本文中に於て１１：
ＯＨと略記する）および一般式Ｒｓ　＋　ＯＮで表わさ
れる化合物（以下、本文中忙於てＦ−Ｄと略記する）か
ら構成したことにより、液晶組成物の視角特性を向上さ
せたものである。

〔従来の技術〕

従来、液晶を用いた電気光学効果による表示装置は動的
散乱効果あるいはゲスト・ホスト効果ｔはじめ徨々知ら
れている。中でも電界効果を用いているところのツイス
トネマチックモードはセルの構造を簡単にでき、信頼性
も高く、駆動電圧も低電圧化できるなどの特徴から様々
の表示装置釦用いられている。

これらの表示装置釦用いられる液晶化合物あるいは液晶
組成ｖＪには下記条件■〜■が要求される。

■　ネマチック液晶相が室温付近で安定であり、広い温
度範囲で駆動および保存ができること■　組成比を変え
ることＫより、駆動電圧を任意に変えられること ■　光、熱、湿度などに対して化学的に安定であること
。

この他に、腕時計あるいは計測器などのように識別しよ
うとする方向が不特定となる可能性がある場合に於て、
次の条件■が必要となる。

■　光学的しきい値電圧などの駆動電圧の観察方向に対
する依存性が小さい（視角特性が良い）こと。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の液晶化合物でこれらの条件■〜■
を全て満たすものはなく、従って種々の液晶化合物を混
合した液晶組成物を用いることが行なわれている。しか
し、十分な視角特性を有するものはまだ知られていない
。

本発明は以上の各条件を満たし、特に視角特性忙優れた
新規な液晶組成物を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

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（以後、本文中に於てＫＯＨと略記する）
の少なくとも一徨および一般式が下記Ｂで表わされる化
合物（以後、本文中和於てＰ−りと略記する）の少なく
とも一橋から成ることを特徴とする。

Ａ　−−−−−−Ｒ１＋ＯＯＯ＋０−ＲｌＢ　・・・＝
　Ｒｓ　−ｃ）−ｏ−ｃ　Ｎ但し、 Ｒ１，Ｒ，は各々炭素数１〜１０個の直鎖アルキル基、
Ｒ１は炭素数１〜８個の直鎖アルキル基を表わす。

ＩＣＨおよびＰ−Ｄはいづれも室温を中心として液晶温
度範囲がある。しかも複屈折Δダが小さく本発明の目的
である視角特性の向上忙対して一助を成すものである。

但し、他の組み合わせ、例えハ！！ｆ　ＯＨト構造弐Ｒ
４００８−Ｑ−ＯＲ’　（Ｒ％Ｒ’は各々任意の炭素数
の直鎖アルキル基を示す）との組み合わせではΔ！の小
なる液晶組成物を得ることは可能であるが、視角特性の
優れたものは得られない上、低温に於て析出するなどの
問題が生じ望ましくない。

ｍＯＨとＰ−Ｄの混合した時に得られる凝固点降下が比
較的大きい組成を考慮して１！ｉｏＨの含有量は３０〜
９２重量％が望ましく、より望ましく４０〜９１８重量
％である。Ｐ−Ｄの含有量は８〜４５重量％であり、よ
り望ましくは１２〜４０重量％である。

更に本発明の液晶組成物は下記Ｃで表わされる化合物を
含んでも良い。

０、−、−、　Ｒ４−＠−（ＯＨ歇）ｍ　Ｇ−＠−Ｒｓ
Ｒ１−＠−（ＯＨ！　）！−＠−Ｒ，ｔＲａ　−＠−＠
４−　ＲＩ ＲＩＧ　（ＨトＧ１ Ｒ＊　ｔ　（ト０００　（トｃ　Ｏ０−Ｑ−馬。

ＲＩｓ　（ＨトＯＯＯ−ｆ、トＲ１４ 但し、 Ｒ４は炭素数１〜９個の直鎖アルキル基、Ｒ，は炭素数
１〜９個の直鎖アルキル基、Ｒ６は　ｌ　１〜９個の　
　　ｌ Ｒ管は　ｌ　１〜１０個の　　　。

Ｒ６は　ｌ　１〜１０個の　　　ｌ Ｒｏは　ｌ　１〜１０個の　　　ｌ Ｒ２゜は　Ｉ　１〜１０個の　　　１ Ｒ１１は　ｌ　１〜１０個の　　　Ｉ Ｒ□は　１１〜１０個の　　　ｌ Ｒ鳳３は　ｌ　１〜１０個の　　　。

Ｒ１４は　、　　１〜ＩＱ個の　　　Ｉを各々表わす。

化合物Ｃは高い透明点を有し、しかもＫＯＨとＰ−Ｄの
液晶組成物に添加した時、優れた視角特性を与えるもの
である。但し適当な含有量の場合は低温液晶性も同上式
せるが過度に加えるとむしろ析出などの問題を起こすの
で、その含有量は０〜２５重量％が望ましく、より望ま
しく０〜２０重量％である。

〔実施例〕

以下、ツイスト・ネマチック′そ一ドｔ−ｍいた場合に
ついて説明する。

実施例中和於ける液晶組ＩＨｔ物の特性の測定は次の如
く行った、第一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
着などの操作により酸化錫などの透明電極を設け、更に
そのｌｆｉを有機薄膜で覆い配向処理を施した上、液晶
を封入した時液晶層が所望の厚みとなるようにスペーサ
ーの役割を兼ねたナイロン・フィルム製の枠を関に挾ん
、で二枚の該ガラス基板を対向させて固定したものであ
り、核セルの両面には各々一枚づつの偏光板を電圧が印
加されていない時光が透過し、電圧が印加された時光が
速断されるように偏光軸の向きを調整して貼付けである
。同、本文中に於てプラス基板とガラス基板の間隔（即
ち液晶ｌの厚さ）１−セル厚と略記する。白色光源１か
ら出た光線はレンズ系２ｔ−通りセル５に任意の角度か
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キ璽・ヘルツの交番矩形電圧が印加され
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図であり、光線がセルの垂線方向
を通るようにして測定したものが曲線−１であり、光線
がセルの垂線方向から明視方向へ４０°倒した方向を光
が通るようにして測定したものが曲線−２である。第２
し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率を各々１００％及び
０％として表わす。入射角を０で表わすものとしそ、第
３図（ａｌの如く光ＰＲがセル垂線方向゛（θ＝９０°
）を通るよう和して印加電圧を透過率１００％の電圧か
ら始めて除々に上げて行き透過率が１０％だけ変化した
時の実効値電圧を光学的しきい値電圧（θ＝９０°）ｖ
ｔｈ（θ；９０°）（但し、本文中に於て「しきい値電
圧」と言えばＶｔｈ（０＝＝９０°）表わすものとする
）と定め、また第３図（ｂの如くセルの垂線から明視方
向へ４０゜倒した方向を光が通るようにして同様に透過
率が１０％だけ変化した時の実効値電圧ｔ−光学的しき
い値電圧（θ〒５０°）　ｖｔｈ（θ・＝５０°）と定
める。

この時、視角特性は下式に於けるα値として定めること
ができる。

Ｖｔｈ（ｊ＋＝５０　°−） 即ち、第２図に於て曲？ｌ７Ｊ１と曲Ｈ２が完全に重っ
ていればあらゆる印加電圧に於てもセル九対して９０°
方向から見た時と５０’方向から見た時で透過率に差が
ない。しかし実際のねじれネマチックモードのセルでは
第２図和水すように曲ａ１と曲線２が異っている。従っ
て、同じ電圧を印加しても見る方向によって透過率が異
ってしまう。この曲線１と曲線２の差を与える指標がα
値であり、α値が１ならば理想的であり、これが大きい
程視角特性は悪いと言える。

α値はセル厚が薄いはと良いことが当業者には知られて
おり、理論的にも門出ら（参考文献：高橋庸夫、門出龍
男、電子通信学会技術研究報告、ＩＤ８Ｏ−８０，１５
頁−１８頁、１９８０年）Ｋよって予測されている。

しかし、工場規模で安定にセルを製造するにはセル厚が
５μ未満になると量産が難しく成るため、本実施例に於
てはセル厚が５μのセルで全て測定した。年平均気温の
平年値が東京で１５℃、部組で２２℃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℃と仮定し測定温度は全て２０℃とした。

また配向の均一性金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全セ
ル忙封入した。

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を以て表わした。

セルを便槽に設置し、２０℃より更に！１０℃高い温度
（即ち５０℃）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（１ａｏｔｒｏｐｉｃ　１１ｑｕｉｃＬ）な
ら１で表わす。低温液晶性はセルを設置した恒温槽の温
度ｔ−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２０℃より３０℃だけ低くな２
°た時（即ち恒温槽温度−１０℃に於て）、ネマチック
液晶槽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Ｏ印を、固体状態を呈しているかまたは析出
を生じていればＸ印を以って表わす。

〔１μ施例１〜３〕 ＦｏＨおよびＰ−Ｄから成る液晶組成物の例を実施例１
〜３で示す。

これらの組成及び特性を第１表に示した。ｐ　−Ｄの含
有量は約８重量％〜２６重量％であり、実施例１が３例
中最も少なく、実施例３が最も多い。

従って、しきい値電圧は実施例１で３例中最も高（＆１
３Ｖ、実施例３で最も低（Ｉｔ　４１　Ｖと成っている
。

視角特性αは全てｔ１８〜ｔ１９であり、良好である。

これは複屈折Δηが比較的小さな液晶化合物を組み合わ
せたことにより、組成物のΔダが実施例１で０．０８２
、実施例２で０．０８４、実施例５で０．０８４とかな
り小さくできたこと、および組み合わせによる効果によ
って弾性定数などが好ましい状態になっているものと推
察される。

５０℃に於ける高温液晶性および零下１０℃に於ける低
温液晶性とも十分であり、−１０℃〜５０℃の広い温度
範囲で駆動および保存ができる。

他方、従来、例えば’ｍ、’　Ｍｅｒｃｋ！ｌｌ！ＺＬ
ニー２３６０は中小容ｆ表示体用として開発された液晶
組成物であり、しきい値電圧が比較的低く、低温での応
答速度が速いものとして知られている。このものは複屈
折Δ亨が０．１１と他の一般の液晶組成物と比較してか
なり小さい。また、しきい値電Ｈｖｔｈ（０＝９０°）
は実施例と同一条件の本測定によれば１．１６Ｖであっ
た。しかし、視角特性は１２０である。

即ち、本発明による実施例１〜３は従来例と比較して複
屈折Δηが小さくできたのは文論、本発明の主眼である
視角特性α−會十分向上させることができた。また、Ｐ
−Ｄの含有量を変えることにより稿々のしきい値電圧が
得ることが可能である。

第１表 〔実施例４〜６〕 実施例４〜６はｌＩＣＯＨおよびＰ−Ｄに化合物Ｃを添
加したものの例であり、その組成と特性ｔ−第２表に示
す。

これら化合物Ｏエタン結合によりベンゼン環またはシク
ロヘキサン環が結合されておいては複屈折Δマが特に小
さい液晶化合物であり、実施４で０、０９２、化合物Ｃ
の含有量が２０重量％で最も多いものである実施例６で
０．０８９と成り極めて小さい。

これらの化合物Ｃは本発明に用いた場合、視角特性に特
に有効で、液晶組成物の視角特性は全て優秀であり、特
に実施例４はα値が１．１５と他に類を見ない良好な特
性を有している。

液晶性も一１０℃〜５０℃まで十分である。

第　　２　　表 〔実施例７．８〕 実施例７．８は化合物Ｃとしてシクロヘキサン環のパラ
位に各々シクロヘキサン環およびフェニル環が結合され
た骨格を有する化合物を添加した例であり、第３表にそ
の組成と特性を示す。

しきい値電圧はｔ３〜ｔ、４Ｖと低く、視角特性αはｔ
１７と極めて良好である。

本笑施例７，８’に用いた化合物０は視角特性のみなら
ず、液晶温度範囲も改良できる。例えば、実施例８の透
明点は６２℃であり、６０℃に於ける高温液晶性は十分
であり、更に一２０℃に於ける低温液晶性も十分である
。従って一２０℃〜６０℃と極めて広い温度範囲で駆動
および保存することが可能である。

第　　３　　表 〔実施例９〕 実施例９に用いた化合物Ｃは結合基としてカルボン酸結
合を含む構造を持ったものであり、その組成と特性ｔ−
第４表に示した。

本化合物０は本発明に於て視角特性を向上させるだけで
なく、液晶温度範囲を広くするのに特に効果がある。

しきい値電圧は低く、□視角特性も極めて良好である。

しかも透明点は６３℃と高＜、−３０℃に於ける族温液
晶性も十分である。

第４表 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、鵞ＯＨおよびＰ−
Ｄ′ｆｔ基本成分としたことにより、およびこれに適し
た液晶化合物を添加したことにより、従来忙比べて視角
特性が大巾に向上し、室温を中心として広い温度範囲で
駆動および保存が可能となり、しきい値電圧もＰ−Ｄの
含有量を変えることにより所望の電圧にすることができ
るなどの特徴により、本発明の液晶組成物を用いた場合
視角依存性が小さく表示性能に極めて優れた表示装置を
得ることができる。

尚、本発明に用い液晶化合物は全て化学的に安゛定であ
り、本発明の液晶組成物も光、熱、湿度に対して十分な
安楚性を持つものである。

本発明は液晶表示体、特にツイストネマチックモードで
用いるのに適している。更に複屈折Δ亨°　が小さい利
点を利用し、本組成物に染料およびコレステテリツ物質
を加えることによりゲストホストモードあるいはコレス
テリックネマチック相転移モードの液晶表示体なと、に
も用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に於て用いた測定装置のブロック因、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
対実効電圧の曲５Ｕｔ−示したものである。 曲、ｗｌはセルに対して光線が垂線方向（θ＝９０°）
曲線２は明視方向に４０°倒した方向を通る場合の曲線
である。 第３図はセルと光線の方向の関係を示したーであり、第
６図（ａｌは光線は垂線方向（θ＝９０°）へ、第３図
（Ｎは光線が垂線から明視方向へ４００倒した方向（θ
＝５０°）へ通って行く時のものである。 １・・・・・・光線　　　２・・・・・・光線３・・・
・・・レンズ及びフィルター系４・・・・・・セル ５・・・・・・受光部（光電増倍管）。 ５１！ｌ定−装置のプ’＊−ｔ７目 第１−図 實ｋｔＪ電Ｘ　　　（ｙ） 北ｊ１１ｆｔ九千ｉ寸　莢灸π１斥、＾冑−東図第２図 １槻１匍 ■ 光事瓢ヒセ、Ｊレト愉々の聞６ｙへ 第３図（υ） 、ｔ―鬼ヒヒルナ旬２め開側 首３図（１，）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一般式が下記Ａで表ろされる化合物の
   少なくとも一種および一般式が下記Ｂで表わされる化合
   物の少なくとも一種から成ること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▼ 但し、 Ｒ＿１、Ｒ＿２は各々炭素数１〜１０個の直鎖アルキル
   基、Ｒ＿３は炭素数１〜８個の直鎖アルキル基を表わす
   。
2. （２）前記液晶組成物に下記Ｃで表わされる化合物の少
   なくとも一種を添加した特許請求の範囲第１項に記載の
   液晶組成物。 Ｃ・・・・・・▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、 Ｒ＿４は炭素数１〜９個の直鎖アルキル基、Ｒ＿５は〃
   １〜９個の〃 Ｒ＿６は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿７は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿８は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿９は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿１＿０は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿１＿１は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿１＿２は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿１＿３は〃１〜１０個の〃 Ｒ＿１＿４は〃１〜１０個の〃 を各々表わす。